概述
在自动化和控制系统中，Modbus TCP协议被广泛用于PLC之间的通信。本文将探讨如何在两台S7-1200 PLC之间实现Modbus TCP通信，重点介绍客户端的编程和通信过程。
实验环境设置
- 操作系统: WIN7 SP1 专业版 64 位
- 编程软件: STEP 7 Professional V13 SP1 Update 5
- 系统硬件: CPU1212C 6ES7212-1AE40-0XB0 V4.1 和 CPU1215C 6ES7215-1AG40-0XB0 V4.1
Modbus TCP通信基本配置
- 客户端: CPU 1212C
- 服务器: CPU 1215C
- IP 地址: 客户端 192.168.0.6, 服务器 192.168.0.4
- 端口号: 客户端 0 服务端 502
- 硬件标识符: 64
硬件标识符是在“设备组态”中，双击PROFINET 接口，然后在“属性中的“硬件标识符”中查看。
S7-1200作为客户端的编程及通信过程
- S7-1200 客户端侧需要调用 MB CLIENT 指令块。
- 该指令块主要完成客户机和服务器的 TCP 连接、发送命令消息接收响应以及控制服务器断开的工作任务。
调用 MB_CLIENT
将MB_CLIENT 指令块在程序块>OB1”中程序段里调用，调用时会自动生成背景 DB，点击确定即可
MB_CLIENT 各脚定义:
- REQ: 与服务器之间的通信请求,上升沿有效。
- DISCONNECT: 通过该参数,可以控制与ModbusTCP服务器建立和终止连接。0:建立连接;1:断开连接。
- MB MODE: 选择Modbus请求模式(读取、写入或诊断)。
- MB_DATA_ADDR: 由”MB_CLIENT“指令所访问数据的起始地址。
- MB DATA LEN:数据长度:数据访问的位或字的个数。
- MB_DATA_PTR: 指向Modbus数据寄存器的指针。
- CONNECT:指向连接描述结构的指针。使用TCON_IP_v4数据类型。
- DONE: 最后一个作业成功完成,立即将输出参数DONE置位为”1″。
- BUSY:作业状态位:0:无正在处理的”MB_CLIENT”作业;1:”MBCLIENT’作业正在处理。
- ERROR:错误位: 0:无错误:1:出现错误,错误原因查看STATUS。
- STATUS: 指令的详细状态信息。
CONNECT 引脚的指针类型
创建TCON_IP_v4结构:
- 需要创建一个全局数据块 DB2，并在其中定义TCON IP v4数据结构，用于存储通信配置。
- 双击打开 DB2，定义变量名称为“aa”，数据类型为TCON IP v4” (可将 TCON IP V4 拷贝到对话框中) ;
- 点击“回车”按键，该数据类型结构创建完毕
TCON IP v4数据结构的引脚定义说明如下:
注意:
- CONNECT引脚的填写需要用符号寻址的方式
- TCON_IP_v4 是系统数据类型，不是在 PLC 数据类型中创建
- LocalPort 一般使用默认值 0，意思是本地使用随机端口
创建 MB_DATA_PTR 数据缓冲区
1.创建一个全局数据块 DB3，创建方法可以参考图 2，连同上步创建的 DB2 位于 CPU 程序块中;
生成的两个 DB 块名称:
2.建立一个 Word 数组的数据类型，以便通信中存放数据;MB_DATA_PTR 数据缓冲区结构:
注意
- 指定的数据缓冲区可为 DB 块或M存储区地址中;
- DB 块可为优化的数据块，也可为标准的数据块结构;
- 若为优化的数据块结构，必须是基本数据类型数组;
- 若为标准的数据块结构，以指针的方式填写该引脚;
- MB_DATA_PTR 指定的数据缓冲区必须足够大，至少达到MB_DATA_LEN 个位 (访问输入位、输出位时) 或字 (访问保持寄存器、输入字时) ;
- 本文以标准的数据块 (默认) 为例进行编程。
修改DB块属性为标准的块结构:
客户端侧完成指令块编程
调用 MB_CLIENT 指令块，使用功能码 03 从服务器中读取 2个保持寄存器的值，MB_MODE =0，MB_DATA_ADDR =40001，MB_DATA_LEN =2
注意:
- 对于本例来说，伙伴是另一个 S7-1200，实际上也可换做任意支持 Modbus TCP 服务器的设备，只需在参数引脚设置合适值，并在 CONNECT 设置正确通信参数即可。
- 如果 S7-1200作为 Modbus TCP 客户端需要同时连接多个 Modbus TCP 服务器，那么需要使用多个 MB_CLIENT;
- 如果一个 Modbus TCP 连接里有多个通信作业，且每个作业调用一次 MB_CLIENT ，那么每次调用必须使用相同的背景数据块，CONNECT 也使用相同的参数
下载与测试
完成编程后，将整个项目下载到S7-1200 PLC。在服务器侧准备就绪后，通过触发MB CLIENT指令块的REQ引脚的上升沿来启动通信。读取到的数据将被存放在MBDATA PTR引脚指定的DB块变量中。
结论
通过以上步骤，两台S7-1200 PLC之间的Modbus TCP通信可以被成功实现。客户端的编程涉及到详细的指令块配置和数据结构的定义，这对于实现高效且可靠的通信至关重要。这种通信方法在工业自动化中的应用非常广泛，为设备间的数据交换提供了一个稳定的平台。
