1.“ModbusTCP CP V5.0”塊庫使用說明

1)該功能塊庫可以用于S7-300單站通過CP343-1或S7-400單站通過CP443-1進行ModbusTCP通訊。

2)由于需要在SIMATIC站與其他通訊伙伴之間建立TCP連接用于Modbus通訊，因此需要調用SIMATIC S7標準功能塊，對于S7-300/400的CP來說，需要調用FC5(AG_SEND)，FC6(AG_RECV)功能塊。

3)對于主要功能塊FB106、107和108來說，其版本號如下圖1所示：

圖1功能塊版本號

當將軟件選項包安裝完集成到Step7時，可以在Step7安裝文件的相應目錄中找到塊庫、例程、英文手冊，另外還可找到用CFC語言編程的功能快庫，供讀者選用，如下圖2~4所示，在實際的項目調試過程中由于例子程序的各項功能比較完善，因此可以直接使用例子程序根據項目的實際情況修改相應的參數即可，可以節省大量的參數設置時間，以下主要描述了使用軟件選項包” ModbusTCP CP V5.0 "配置S7-300/400站的詳細配置和編程步驟。

圖2塊庫、例程、英文手冊和軟件注冊的文件夾位置

圖3例程(注:當找不到例程時可以通過”Browse..”按鈕來進行查找)

圖4功能塊庫(注:當找不到塊庫時可以通過”Browse..”按鈕來進行查找)

2. 配置S7-300單站系統通過CP343-1 作為Server進行Modbus TCP通訊

以S7-300單站系統及Modscan32軟件為例，詳細介紹如何將S7-300單站系統通過CP343-1配置為Server，Modscan32為Client進行Modbus TCP通訊，在本例中將使用帶FC10”AG_CNTRL”版本的功能塊，下圖5為服務器功能塊庫的程序結構及各功能塊完成的功能：

圖5服務器功能塊庫程序結構

注意：Modscan32軟件可以從網上免費下載得到，本例中使用的版本為V4.A01版，由于各版本的功能不盡相同，因此需要注意版本問題。

2.1 例子中使用的硬件設備及軟件

本例中所用的硬件設備如下表：

表1服務器硬件清單

所用軟件如下表：

表2服務器軟件清單

2.2 S7-300系統及Modscan32軟件組態

打開Step7軟件，新建一個工程項目文件，命名為“M_TCP_CP_V50(Server)”，在項目下插入一個S7-300站，如下圖6所示：

圖6新建S7-300 Station

雙擊插入的SIMATIC 300 Station的“Hardware”，打開硬件組態，在硬件組態界面下分別插入機架，CPU315-2PN/DP、CP343-1,本例中將CP的IP地址設為192.168.0.137，如下圖7所示：

圖7硬件組態并設置CP343-1的IP地址

硬件組態完成后，打開DEMO中的實例項目，見下圖8所示：

圖8DEMO中的實例項目

在實例項目中，找到300 Server程序中的塊，復制所有的塊（除System data外），粘貼至自建的項目，見下圖9所示：

圖9300 Server程序中的塊

打開Netpro網絡組態，選中CPU315-2PN/DP，插入一個新連接，連接伙伴為未指定（Unspecified），連接類型為TCP連接（TCP Connection），如下圖10所示：

圖10網絡組態-新建TCP connection

打開連接屬性對話框中的“General Information”，由于CP343-1做Server被動連接，因此不勾選“激活連接的建立“（Active connection estabishment），ID保持缺省即可，在“地址”（Address）欄中同樣由于CP343-1做Server，因此填入連接的Port號設置為502，組態完成后，編譯保存，將例程站點“SIMATIC 300(Server)”中的程序（System data不需要拷貝）拷貝到該項目中并下載（注意：OB100中調用的FB108，同時調用DB2，需填寫DB2的id和laddr，如圖13所示）。對于通訊伙伴Remote的IP地址可以不填，即允許任意IP地址的客戶端發起連接，如下圖11所示：

圖11 S7-300為服務器的TCP connection參數設置

對于服務器和客戶端的端口號(下述中以Port代替)的選擇需要注意以下幾點:

1)一般情況下服務器端的Port號modbus TCP規范缺省為502，客戶端的Port號設置為客戶端允許的號即可，另外各廠商產品也有一些限制，對于SIMATIC產品一般從2000之后開始。

2）對于一個系統來說，當創建多個TCP連接時，要保證IP地址和Port號不重合，即同一個IP地址下創建多個TCP連接時Port號必須不同，而不同的系統因IP地址不同可以使用相同的Port號，例如本例中如果需要創建多個TCP連接作為Server時因只有一個IP，因此Port號必須不同。

2.3 通訊測試

由于“ ModbusTCP CP V5.0”選項包支持功能碼FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能碼測試過程中類似，因此下面以FC03(讀寫保持寄存器)為例來說明通訊測試的整個過程，對于其他功能碼的測試將不再重復描述，對于Modbus的數據類型可參考下表3：

表3 Modbus數據類型

由于服務器主功能塊FB108“MODBUSCP”的參數需要初始化，因此分別在OB100及OB1中調用FB108，在OB100中調用FB108完成相關參數的初始化，FB108的管腳分分布如下圖12所示：

圖12FB108的管腳分分布

注意：從圖12可以看出，數據集中在DB2中

打開DB2，設置相應參數，如下圖13所示：

圖13DB2中的變量設置

打開Modscan32軟件，在“Connection--->connect”中打開連接屬性對話框，連接接口選擇“Remote TCP/IP Server”，IP Address分別填入CPU的IP地址

192.168.0.137，Service為遠程服務器的端口502，在協議的選擇對話框中可以定義傳輸模式、通訊超時響應時間，報文發送間隔及允許寫多個保

持寄存器等，這里分別保持缺省設置即可，如下圖14所示：

圖14對應TCP通訊的Modscan32連接窗口

下載網絡組態及程序到CPU中，使能參數ENQ_ENR=1，在Modscan32的“Set up->Data Definition”中設置數據掃描周期、寄存器連接類型、起始地址、長度等，如下圖15所示：

圖15 Modscan32中Modbus數據參數定義

之后在ModScan32中就可以建立和遠程CP343-1 Server的連接了，在Netpro中可以看到連接已經建立起來，如下圖16所示：

圖16 Modscan32激活與S7-300的連接

由于Modbus的內部地址編排時基于數據鏈路層和應用層有一定的映射關系，因此Modbus的地址與SIMATIC中的DB塊的地址時按照一定的地址映射關系來相對應，這樣造成了DB塊中有一定的地址偏移量，在本例中假設數據區的定義如下圖17所示，其DB偏移量、Modbus物理編址、應用層編址如下圖18所示：

圖17本例中的數據區定義

圖18 DB偏移量、Modbus物理編址、應用層編址對應關系

在Step7的項目程序中新建一個變量監控表，插入需要監控的參數和數據區變量，可以看到ModScan32軟件與CP343-1的數據通訊已經建立起來了，雙方可以進行正常的保持寄存器數據讀寫操作，如下圖19所示：

圖19通訊連接建立

3. 配置S7-300單站系統作為Client進行Modbus TCP通訊

下面以S7-300單站系統及Modbus Slave軟件為例，詳細介紹如何將S7-300單站系統配置為Client，Modbus Slave為Server進行Modbus TCP通訊，在本例中同樣使用FC10“AG_CNTRL”版本的功能塊，由于客戶端和服務器模式均使用相同的功能塊，因此客戶端功能塊庫的程序結構及各功能塊完成的功能可以參考上圖5。

3.1 例子中使用的硬件設備及軟件

本例中所用的硬件設備及軟件同上文2.1節所示。

3.2 S7-300單站系統與Modbus Slave軟件組態

打開Step7軟件，新建一個工程項目文件，命名為“M_TCP_CP_V50(Client)”,在項目下插入一個S7-300站，如下圖20所示：

圖20新建S7-300 Station

雙擊插入的SIMATIC 400 Station的“Hardware”，打開硬件組態，在硬件組態界面下分別插入機架，CPU315-2PN/DP、CP343-1,本例中將CP的IP地址設為192.168.0.137，如下圖21所示：

圖21硬件組態并設置CP343-1的IP地址

打開Netpro網絡組態，選中CPU315-2PN/DP，插入一個新連接，連接伙伴為Unspecified，連接類型為TCP Connection，如下圖22所示：

圖22網絡組態-新建TCP connection

打開連接屬性對話框中的“General Information”，由于CP343-1做Client主動發起連接，因此需要勾選“Active connection estabishment”選項，ID保持缺省即可，在“Address”欄中同樣由于CP343-1做Client，對于本地的端口號設置為2000(一般從2000以外開始以避免與別的協議資源沖突)，對于通訊伙伴Remote的IP地址設置為測試PC機的IP地址，本例中PC機的IP設置為192.168.0.130，而Port號設置為502，如下圖23所示：

圖23 S7-300為客戶端的TCP connection參數設置

組態完成后，編譯保存，將例程站點“SIMATIC 300(Client)”中的程序（System data不需要拷貝）拷貝到該項目中并下載（注意：OB100中調用的FB108，DB2的id和laddr需根據組態設置，見下圖24所示）。

圖24DB2中的變量設置

關于服務器和端口號的設置請參考本文中2.2章節說明。

3.3 通訊測試

由于“ModbusTCP CP V5.0”選項包支持功能碼FC1，2，3，4，5，6，15，16，不同的功能碼測試過程中類似，因此下面同樣以FC03(讀寫保持寄存器)為例來說明通訊測試的整個過程，對于其他功能碼的測試將不再重復描述。

需要說明的是由于客戶端功能塊需要定義具體的功能碼，而主功能塊FB108 “MODBUSCP”并沒有直接的管腳來定義功能碼，而是由其中的兩個參數“DATA_TYPE”和“single-write”共同決定(參見后面的管腳參數說明)，詳細情況如下圖25所示：

圖25 S7-300單站系統做客戶端時不同的功能碼的參數定義

由于客戶端和服務器均使用相同的功能塊FB108“MODBUSCP ”的參數需要初始化，因此分別在OB100及OB1中調用FB108，在OB100中調用FB108完成相關參數的初始化，FB108的管腳分布參見2.3章節中的圖12說明。

打開Modbus Slave軟件，在“Connection--->connect”中打開連接屬性對話框，連接接口選擇TCP/IP，Port設置為本地服務器的端口502，如下圖26所示：

圖26 Modbus Slave中設置端口號

下載硬件組態及程序到CPU中，給參數ENQ_ENR發送脈沖信號；在打開的ModSim32軟件窗口設置寄存器連接類型、起始地址、長度等，如下圖27所示：

圖27 Modbus Slave中Modbus數據參數定義

關于SIMATIC中DB偏移量、Modbus物理編址、應用層編址對應關系請參考本文中2.3章節圖18的說明

之后在CP343-1 Client就可以建立和遠程Modbus Slave Server的連接了，在Netpro中可以看到連接已經建立起來，如下圖28所示：

圖28 Modbus Slave激活與S7-300的連接

在Step7的項目程序中新建一個變量監控表，插入需要監控的參數和數據區變量，可以看到Modbus Slave軟件與S7-300的數據通訊已經建立起來了，雙方可以進行正常的保持寄存器數據讀寫操作，如下圖29所示：

圖29 S7-300單站系統作為客戶端與Modbus Slave軟件通訊

4. “ ModbusTCP CP V5.0” 選項包通訊使用總結及相關注意事項

由于是通過PC測試軟件模擬第三方設備與SIMATIC CPU的集成PN口進行Modbus TCP通訊，因此在實際的第三方設備與CPU的集成PN口進行通訊時需要注意以下幾點：

1)由于訂貨號2XV9450-1MB00程序中會占用CPU較大的裝載和工作存儲區，因此對于性能比較低特別是S7-300的低端CPU進行通訊時必須考慮一定的富余量。

2)對于SIMATIC S7，參數DB_x的數據區建議使用不同的DB塊，使用同一個DB的不同地址區會造成地址編排混亂，另外參數Start_x與END_x參數不能出現地址疊加情況。

3)第三方設備的數據區與SIMATIC S7的數據DB塊的地址對應關系可以先按照第三方的數據區域Modbus地址的偏移關系之后計算相應的偏移量。

4)建議使用項目中的樣例程序，只須修改連接ID、addr，定義通訊雙方的IP地址、端口號及相應的數據存儲區等，能減少編程量，只須把樣例程序放到一個單獨的FC塊中即可，樣例程序中定義了足夠的數據區，連接成功及錯誤次數指示等。

5)Modbus TCP每一包的數據最多只能發送125個寄存器或2000個比特位，超過該范圍必須進行分包處理。

6)S7-300/400作為Client能與多少個Server建立通訊或者作為Server時能與多少個Client通訊取決于產品所支持的TCP連接數，Modbus/TCP協議并沒有對此進行約束和限制。

5 .“ModbusTCP CP V5.0” 軟件包授權

未經授權的Modbus TCP軟件可用于測試和學習，不允許用于商業行為；未經授權的軟件測試時CPU的INTF指示燈紅色閃爍，并在CPU故障緩沖區生成錯誤信息；同時，Modbus TCP功能塊報錯，如圖30、31所示：

圖30CPU診斷緩沖區報錯

圖31Modbus TCP功能塊報錯A090

每個CPU都需要對功能塊MODBUSCP進行授權。授權有兩個步驟：讀取IDENT_CODE和申請注冊碼REG_KEY。且在CPU中必須調用OB121。

5.1讀取IDENT_CODE

1、下載程序并將CPU切換到RUN模式；

2、打開MODBUSCP（FB108）的背景塊DB108，確認IDENT_CODE的偏移地址為42；如圖32所示：

圖32確認IDENT_CODE的偏移地址

3、打開變量監視表，輸入DB108.DBB42開始的20個字節，偏移地址44開始的18個字符即為IDENT_CODE，監控如圖33所示：

圖33確認IDENT_CODE

4、按上圖方式，獲取IDENT_CODE和軟件包裝上的License-No，并按照章節5.2和5.3所描述步驟申請注冊碼。

5.2 通過撥打西門子授權服務中心申請注冊碼REG_KEY

授權中心聯系方式：010-64757575

通過西門子授權服務中心申請注冊碼時，需要您提供所購買的軟件訂貨號、IDENT_CODE和軟件包裝上的License-No，如圖33所示。

5.3 通過網站申請注冊碼REG_KEY

1、通過西門子技術支持網站申請，打開如下網址，點擊“技術問題提交”：

https://support.automation.siemens.com/CN/llisapi.dll?func=cslib.csinfo2&aktprim=99&lang=zh

圖34技術支持網站

2、請按如下示例的步驟進行操作（注意：由于步驟3搜索出來的參考信息無法解決授權問題，請直接點擊“繼續”進入步驟4），如圖35~39所示。

圖35步驟1

圖36步驟2

圖37步驟4

圖38步驟5

圖39步驟6

5.4 使用注冊碼REG_KEY

1、西門子授權中心收到技術支持申請后，將會盡快給您回復郵件；

2、當獲取到注冊碼后，在項目中打開LICENSE_DB（DB3）；

3、通過菜單“View--->Data View”將DB塊切換到數據視圖模式，將獲取的17位注冊碼填寫到“Actual value”中，如圖40所示。

圖40輸入注冊碼

4、將LICENSE_DB（DB3）下載到CPU中，CPU的INTF指示燈熄滅；并可通過查看MODBUSPN（FB102）的輸出引腳LICENSED為true且不再報A090錯誤代碼，確認注冊碼激活成功，如圖41所示。

圖41注冊碼激活成功

6. CP進行Modbus TCP通訊FB輸出常見故障代碼及處理

審核編輯：湯梓紅