Modbus RTU 从站常见问题
Modbus 从站的网络地址与 S7-200 的 CPU 网络地址有什么关系？
没有关系。支持网络通信的通信协议必须有其自己的网络寻址规定。 Modbus 从站的地址只是它在 Modbus 网络上的地址，而通常所说的 S7-200 CPU 地址是 CPU 在西门子的 PPI 网络上的站地址。S7-200 CPU 的大部分通信功能都通过 PPI 网络完成，例如编程、网络读写通信等。
如何理解 Modbus 地址与功能码的区别？
Modbus 地址与 Modbus 的功能码是两个层次的概念。
根据 Modbus 通信协议，Modbus 数据的地址使用 00xxx、10xxx、30xxx 和 40xxx 的形式，分别表示数字量输出、数字量输入、模拟量输入等数据地址。在使用 S7-200 的指令库时，Modbus 数据地址与 S7-200 的 I/O 和数据存储区地址间有特定的对应关系。
有些设备表明它支持 Modbus RTU 通信协议，但也详细提供了读写数据的详细通信帧格式，其中包括如何指定 Modbus 站的地址，需要读写数据类型、长度等等。数据帧有特定字节指出此指令读写的数据类型和地址，此字节的数据内容即所谓"功能码"，如功能 1 指定读取单个/多个数字量输出点的值。
支持 Modbus 协议的设备或软件，使用时用户直接设置或看到的应当是 Modbus 数据地址。Modbus 地址所访问的数据，是通过各种"功能"读写而来。功能码是 Modbus 地址的底层。如果 Modbus 通信的一方提供的所谓 Modbus 协议只有功能码，则需要注意了解此功能号与 Modbus 地址间的对应关系。
Modbus 指令库启动后，如何通过同一个通信端口进行 CPU 监控？
Modbus 指令库使用的是 CPU 的自由口通信功能，工作在自由口模式下的通讯口不能使用 Micro/WIN 的 PPI 编程通信监控。如果通信口都已经被占用，可以考虑：
- 加一个通信模块（如 EM 277、CP 243-1、EM 241 等）扩展出一个编程通信口
- 中止自由口模式，可以将 CPU 上的模式开关从 RUN 拨到 STOP；或者保持处于 RUN 状态，用程序停止指令库的 Modbus 模式（参见指令库应用）
为何有些 HMI 软件使用 Modbus RTU 读取S7-200中的实数会出现错误？
有些HMI软件使用Modbus RTU通信协议时，处理存储在数据保持寄存器中的实数（浮点数）的方式与西门子的实数保存格式不同。西门子的PLC遵循"高字节低地址、低字节高地址"的规律。
Modbus RTU的保持寄存器总是以"字（双字节）"为单位，而一个实数需要4个字节（双字）表示。HMI软件在处理时可能会把保持寄存器的两个"字"互换位置，造成不能识别以西门子格式表示的实数。如果HMI软件一方无法处理这种实数，则可在S7-200 CPU中编程将存入数据缓冲区（保持寄存器区）的实数的高字和低字互换。
为何有的HMI软件用Modbus RTU可以读取作为从站的S7-200的内容，但不能写入？
可能此软件使用了Modbus功能15（写多个离散量）或类似功能（功能 16）。S7-200从站协议遵守"以整字节地址边界（如Q0.0、Q2.0）开始、以8的整数倍为位个数"的规约。如果HMI软件未严格执行此规律就可能发生写入错误的情况。
S7-200是否支持 Modbus ASCII 模式？
S7-200可以支持上述模式，但是没有现成的指令库，需要用户自己编程。
项目编译后为何出现很多错误？
使用指令库时，若编译后出现很多错误，一般是因为未指定库指令数据存储区。请参考相关条目。
S7-200 CPU的Port1是否可以支持Modbus RTU协议？
可以。用户可以自己编程实现。
在S7-200的"Tips and Tricks"帮助文档中，Tip041是Modbus RTU从站程序，用户可以参考。
S7-200是否可以组成Modbus RTU通信网络？如何组网？
S7-200可以组成RS-485基础上的Modbus RTU网络。如果通信对象是不同标准的通信口，可能还需要转换。
参见：RS-485网络组成
3STEP 7-Micro/WIN 的标准指令库
STEP 7-Micro/WIN V4.0 以上版内部已经带有新的指令库，但在未安装西门子 Instruction Library 软件包的情况下，不能显示出来使用。
要使用西门子的标准指令库，必须先安装西门子的指令库软件包 Instruction Library。安装了 Instruction Library 之后，只要安装的 STEP 7-Micro/WIN 版本是**的，就能获得相应版本的新指令库。安装 Micro/WIN 的升级包（Service Pack）也会更新指令库的版本。
用户可以直接从下面获得西门子 Instruction Library 软件安装包：
Instruction Library
**的 STEP 7-Micro/WIN V4.0 SP5 版本支持以下几种西门子标准指令库：
- USS通信协议库：
可使CPU通信口 Port0 和 Port 1 支持与Micro-Master 3（MM3系列）和Micro-Master 4（MM4系列，如MM420、MM430、MM440等）、SINAMICS G110系列的USS通信控制，通过一些预先编好的子程序和中断程序，以方便地控制变频器的运行和读写其参数。
Micro/WIN V4.0的USS指令库现在已经针对西门子的Master Drive做了优化。 - Modbus RTU Slave（从站）通信协议库：
可使CPU通信口 Port0 支持Modbus RTU从站通信功能。 - Modbus RTU Master （主站）通信协议库:
可使 CPU 通信口 Port 0 和 Port 1 支持 Modbus RTU 主站通信功能。
以上通信协议库都是使用了S7-200 CPU的自由口通信功能。
图1. 西门子标准库以浅蓝色图标表示（Micro/WIN V4.0 SP5）
从以下两种途径可以获得STEP 7-Micro/WIN指令库：
- 安装STEP 7-Micro/WIN32 附加软件包Instruction Library V1.1，订货号6ES7830-2BC00-0YX0。
- 已安装STEP 7-Micro/WIN32 V3.1和Toolbox V1.0（包括为TP070配置的TP Designer和老的指令库，订货号6ES7810-2TC00-0YX0），再安装正式的STEP 7-Micro/WIN32 V3.2（或V4.0）版，也可自动获得新的指令库。新旧版本的软件及其指令库可以在一台计算机上共存（V4.0 的各升级包不能共存）。
注意：
- 所有旧的CPU21x不能使用新的指令库
- 旧版本的指令库不能与新的指令库在同一个项目文件中共存
- 安装了新版本的指令库后，旧版本的指令库不再能够看到
- 用户自定义的指令库不能与西门子的库重名
有时因为系统和软件安装有问题，可能在安装完西门子标准指令库后仍然不能看到西门子标准库。这时可以尝试添加标准库。标准库的文件存在Micro/WIN安装目录下的Standard Libs目录下。
3.1 分配库指令数据区
调用STEP 7 - Mciro/WIN32 V3.2 Instruction Library（指令库）需要分配库指令数据区（Library Memory）。库指令数据区是相应库的子程序和中断程序所要用到的变量存储空间。
如果在编程时不分配库指令数据区，编译时会产生许多相同的错误（错误18）。
操作步骤（以Modbus RTU库指令为例）：
在指令树的Project（项目）中，以鼠标右键单击Program Block（程序块），在弹出的快捷菜单中选择Library Memory。如图2所示：
图2
在弹出的选项卡中设置库指令数据区，如图2所示：
图3.缺省情况下是从VB0开始，但因为与Modbus的保持寄存区冲突，所以手动改为VB2000。按"Suggest Address"按钮也可以自动分配。
可以使用Suggest Address（**地址）设置数据区，但要注意编程软件设置的数据区地址，只考虑到了其他一般寻址，而未考虑到诸如Modbus数据保持寄存器区等的设置。应当确保不与其他任何已使用的数据区重叠、冲突。不应重复按Suggest Address按钮，否则也会造成混乱。
在STEP 7-Micro/WIN32 V3.1中，有分配库指令数据区时有不同的操作方法，需要在Symbol Table（符号表）中设置一个首地址。我们强烈建议使用当时**的编程版本。
3.2 添加指令库
注意：添加自定义指令库，需要关闭编辑库指令的项目，新建立一个项目。如果要添加其他来源的库指令自然不需要如此。
**步：在Micro/WIN的File（文件）菜单中选择Add/Remove Libraries...（添加/删除指令库）命令 ；或者在指令树的Libraries（指令库）分支上单击鼠标右键，选择Add/Remove Libraries...
图4. 选择添加/删除指令库命令
添加/删除对话框中将显示已经在本机的Micro/WIN中集成的用户自定义指令库。
图5. 已安装的库指令
第二步：按Add（添加）按钮，选择新定义的库文件路径。用户自定义库将自动添加到Micro/WIN指令树的Libraries分支下。
图6. 选择库文件
缺省情况下，Micro/WIN到图8中的路径下寻找库指令文件。用户也可以指定其他路径。但要注意库文件应当保持在非移动的介质上，如果指定了一个可移动硬盘，则硬盘不在时会发生找不到库的错误。建议用户使用缺省设置。
3.3 删除库指令
**步：选择添加/删除指令库命令
图7. 选择命令
第二步：选中须卸载的库所对应的库文件，按Remove（删除）按钮
图8. 选中要删除的库指令文件
4RS-485网络
S7-200系统支持的PPI、MPI和PROFIBUS-DP协议通常以RS-485电气网络为硬件基础。
RS-485串行通信标准采用平衡信号传输方式，或者称为差动模式。平衡传输方式可以有效地抑制传输过程中干扰。
平衡方式采用一对导线，利用两根导线间的电压差传输传输信号。这两根导线被命名为A（TxD/RxD-）和B（TxD/RxD+）。当B的电压比A高时，认为传输的是逻辑"高"电平；当B的电压比A低时，认为传输的是逻辑"低"电平信号。能够有效工作的差动电压范围十分宽广，可以从零点几伏到接近十伏。
RS-485通信端口可以做到很高的通信速率，较长的通信距离，以及并联连接多个端口。
平衡通信方式能否有效工作受到共模电压差的影响。RS-485接口的两根导线相对于通信对象信号地的电压差就是共模电压。非电气隔离的RS-485接口能在一定的范围内抵抗共模电压对通信的干扰。
S7-200 CPU通信口的共模抑制电压是12V。所以对于这类非隔离型的RS-485端口，保证通信口之间的信号地等电位非常重要，**将它们连接在一起（并不是说一定要接地）。
S7-200系统中的RS-485端口是半双工的，不能同时发送和接收信号。
在S7-200系统中，选择合适的通信设备，可以做到波特率从1200到12M，单段距离1000m，单段站点32个的通信网络。通过中继器，RS-485电气网络还可以扩展通信距离，增加通信站点。详情请参考《S7-200系统手册》关于通信的专门一章。
虽然常见的RS-485通信器件在电气性能上基本一致，但物理接口却五花八门，没有统一的规定。
西门子系统中的 D-Sub 9 针型 RS-485 端口，引脚定义是基本一致的。
4.1 S7-200系统中的RS-485通信
在S7-200系统中，CPU上的通信口（编程口），以及EM277模块上的通信端口都是符合RS-485电气标准的。但它们也有所不同：
- S7-200 CPU上的通信口是非隔离型的，**高通信速率187.5K波特
- EM277上的通信口是隔离的，**高通信速率12M，并且速率自适应
以下三种协议，都可以在RS-485的硬件基础上实现通信：
- PPI（包括编程通信、S7-200 CPU之间、S7-200 CPU与HMI之间的通信等）
- MPI（S7-200 CPU与S7-300/400 CPU、S7-200 CPU与HMI之间、EM277与HMI之间的通信等）
- PROFIBUS-DP（EM277与其他PROFIBUS-DP主站之间的通信）
实际上，如果各通信站点的地址不同，通信波特率相同，上述三个协议可以在一个RS-485网络上同时实现各自的通信。当然，一个站点支持什么协议受到自身条件所限。
