4. 通信原理详解

关于Modbus通信，网上能搜出一堆教程，我也查阅参考了很多，说实话，大多数都只是把自己的成功案例亮了出来，至于为什么能够成功，通信是否稳定，是否具备可改造性，没什么说明。
这个是官方提供的一个例程，包含PDF教程和项目文件，都是英文版，有兴趣的可以下载下来看一看，本次教程就是以它为基础的。
《如何使用 STEP 7 ( TIA Portal ) 为 SIMATIC S7-1200 建立 MODBUS - RTU 通信?》
47756141_Description.pdf (526,2 KB)
Registrierung notwendig 47756141_Sample_project_for_STEP_7_TIA_Portal_V15.zip (2,2 MB)

4.1 Modbus_Comm_Load

Modbus_Comm_Load 的组态更改将保存在 CM 中，而不是 CPU 中。恢复电压和插拔时，将使用保存在设备配置中的数据组态 CM。必须在这些情况下调用 Modbus_Comm_Load 指令。

大家知道，Modbus_Comm_Load只需要在PLC上电时运行一次即可，所以我在Startup OB100里面对"modbusCommLoad_REQ"进行置位，当调用 Modbus_Comm_Load 指令成功后复位。
Startup OB100
"modbusCommLoad_REQ" := TRUE;
Modbus FC7

这里的Done_Stored变量也是用作下面"Modbus_Master_DB"里面REQ启动的必要条件。

4.2 Modbus_Master的运行机制

Modbus_Master 前面已经组态好了。

上一节里面有Modbus_Master每个参数的含义表，编程之前需要很熟悉它。

这里先重点给大家讲一下Modbus_Master这个指令的运行机制：
首先给"MB_ADDR"、“MODE”、DATA_ADDR"赋值，确定从站号、读/写、要访问数据的地址，然后REQ接通，开始发送命令，执行过程中"BUSY"会变为TRUE，当数据传输成功完成时"BUSY"变为FALSE、随之"DONE"变为 TRUE 并保持一个周期。如果通信不成功，会再次发送指令，如果在响应超时时间（“Modbus_Comm_Load"的RESP_TO”，默认1000ms）内始终无法成功通信，则 ERROR 位将变为 TRUE ，并保持一个周期。在这期间STATUS会显示错误代码，建议将其保存。
不难看出，一次通信，是以”REQ“置位TRUE为开始，以”BUSY“输出TRUE为运行中，以”DONE“或者”ERROR“输出TRUE为结束。
这里要及其注意的是，在REQ置位TRUE后到DONE或ERROR输出TRUE前这段时间内，MODE、DATA_ADDR 和 DATA_LEN 参数是不允许发生改变的，否则该次通信将以将以 ERROR = 1 和 STATUS = 8200 终止。

5. 单个变频器的数据读写

版本1 单个变频器单个数据的读写

//版本1 单个变频器单个数据的读写
CASE "INV".Master_Step OF1:  //写开始"modbusMaster_MODE" := 1;"modbusMaster_DATA_ADDR" := 40101;  //主设定值 40101，频率0~50Hz转换为主设定值0~16384"modbusMaster_DATA_PTR" := INT_TO_WORD(REAL_TO_INT(16384 * "INV".M101_FREQ_Set / 50));"modbusMaster_REQ" := TRUE;IF "modbusMaster_BUSY" THEN"INV".Master_Step := 2;END_IF;2:  //写结束IF "modbusMaster_DONE" OR "modbusMaster_ERROR" THEN"modbusMaster_REQ" := FALSE;"INV".Master_Step := 3;END_IF;3:  //读开始"modbusMaster_MODE" := 0;"modbusMaster_DATA_ADDR" := 40110;  //状态字 40110"modbusMaster_REQ" := TRUE;IF "modbusMaster_BUSY" THEN"INV".Master_Step := 4;END_IF;4:  //读结束IF "modbusMaster_DONE" OR "modbusMaster_ERROR" THENIF "modbusMaster_ERROR" THEN"INV".M10[1].状态字 := 0;ELSE"INV".M10[1].状态字 := "modbusMaster_DATA_PTR";END_IF;"modbusMaster_REQ" := FALSE;"INV".Master_Step := 1;END_IF;ELSE"modbusMaster_REQ" := FALSE;"INV".Master_Step := 1;
END_CASE;

在Modbus_Comm_Load已激活组态，Modbus_Master使能的情况下，你发现程序起作用了，给"INV".M101_FREQ_Set设定一个频率25Hz，变频器操作面板上显示了对应的设定转速。同时"INV".M10[1].状态字也收到了数值。然而你通过开关/中间继电器接通DI0，发现变频器完全没有动作……这就对了。回顾一下上一节，是不是少了点什么东西。

再看一看状态字，发现位0的值为0，未接通就绪。

于是我将Step1修改了一下，成了这样：
版本2 增加变频器就绪使能

    1:  //写开始"modbusMaster_MODE" := 1;IF %DB9.DBX77.0 THEN	//状态字第0位，变频器接通就绪"modbusMaster_DATA_ADDR" := 40101;  //主设定值 40101，频率0~50Hz转换为主设定值0~16384"modbusMaster_DATA_PTR" := INT_TO_WORD(REAL_TO_INT(16384 * "INV".M101_FREQ_Set / 50));ELSE"modbusMaster_DATA_ADDR" := 40100;            //控制字40100"modbusMaster_DATA_PTR" := 16#047E;END_IF;"modbusMaster_REQ" := TRUE;IF "modbusMaster_BUSY" THEN"INV".Master_Step := 2;END_IF;

这会儿我们发现，一启动通信，状态字变了。

然后接通DI0，变频器顺利启动。

这时候，控制字、主设定值、状态字我们都读写了，那就顺便把主实际值40111也读了吧。
版本3 增加读主实际值
这里我们增加了一个Bool变量”Read_DATA_ADDR_Change“，每次读数据结束取反一次，实现40110和40111的轮流读数据。

    3:  //读开始"modbusMaster_MODE" := 0;IF "Read_DATA_ADDR_Change" THEN"modbusMaster_DATA_ADDR" := 40110;  //状态字ELSE"modbusMaster_DATA_ADDR" := 40111;  //主实际值END_IF;"modbusMaster_REQ" := TRUE;IF "modbusMaster_BUSY" THEN"INV".Master_Step := 4;END_IF;4:  //读结束IF "modbusMaster_DONE" OR "modbusMaster_ERROR" THENIF "modbusMaster_DATA_ADDR" = 40110 THENIF "modbusMaster_ERROR" THEN"INV".M10[1].状态字 := 0;ELSE"INV".M10[1].状态字 := "modbusMaster_DATA_PTR";END_IF;ELSIF "modbusMaster_DATA_ADDR" = 40111 THENIF "modbusMaster_ERROR" THEN"INV".M10[1].主实际值 := 0;ELSE"INV".M10[1].主实际值 := "modbusMaster_DATA_PTR";END_IF;"INV".M101_FREQ_Back := INT_TO_REAL(WORD_TO_INT("modbusMaster_DATA_PTR")) * 50 / 16384;"modbusMaster_REQ" := FALSE;"INV".Master_Step := 1;"Read_DATA_ADDR_Change" := NOT "Read_DATA_ADDR_Change";END_IF;END_IF;ELSE

至此，单个变频器的Modbus通信就基本上实现了，如果需要读写其他数据，记得再读写的最开始更改DATA_ADDR即可。
下一节，我以手头的五个变频器为例，讲一下多个从站轮询这块。