施耐德 M580 和西门子 S7200 SMART 的MODBUS TCP通讯
M580是施耐德的中大型PLC，功能强大，S7 200 SMART是西门子的小型PLC，应用广泛，在工业现场经常需要2个PLC之间进行通讯。因为M580支持MODBUS TCP和Ethernet/IP两种工业以太网协议，并且S7 200 SMART也可以通过功能块实现MODBUS TCP服务器的功能，所以它们之间可以进行MODBUS TCP的通讯。本例是M580作为客户端去读写S7 200 SMART的实现方法。
一
实验设备和软件
BMEP584040 SV 3.1 Control expert 14.0 (unity pro 14.0)
CPU SR20 SV 2.4 STEP 7-MicroWIN SMART V02.04
安装有软件的笔记本电脑，网线若干
二
网络架构和IP地址
实验中使用的是BMEP584040的CPU，CPU上有3个网口，第1个网口是服务端口，用于连接S7 200 SMART，第2和第3个网口是设备口，主要是用于连接以太网远程IO的，也可以连接PC用于编程。3个网口在内部是连通的，可以实现类似于交换机的功能，所以按照图中的连接，PC也可以通过编程软件连上S7 200 SMART。
三
S7 200 SMART实现MODBUS TCP服务器的功能
3.1 在软件中分配s7 200 smart的IP地址，如下图所示。
3.2 STEP7-Micro/WIN SMART 从V2.4 版本开始，软件中直接集成 Modbus TCP 库指令，无需单独安装或者购买。安装软件后，Modbus TCP 指令位于 STEP7-Micro/WIN SMART 项目树中“指令”文件夹的“库”文件夹中。如下图所示。指令分为客户端和服务器两种，目前指令版本为 V1.0。客户端指令会占用开放式用户通信资源主动连接，最多8个；服务器指令会占用开放式用户通信资源的被动连接资源，最多也是8个。本例中S7 200 SMART作为服务器，所以只调用MBUS_SERVER功能块。
3.3 MBUS_SERVER功能块管脚说明如下：
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参数及类型 |
数据类型 |
说明 |
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|
Connect |
IN |
BOOL |
=1：服务器接受来自客户端的请求； =0：服务器可以断开已经建立的连接 |
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IP_Port |
IN |
WORD |
服务器本地端口号 |
|
MaxIQ |
IN |
WORD |
对应数字量输入/输出点（对应Modbus 地址参数0xxxx或者1xxxx） 可设置范围：0-256, =0表示禁用对输入和输出的所有读取和写入。 建议将 MaxIQ 值设置为 256。 |
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MaxAI |
IN |
WORD |
对应模拟量输入参数（对应Modbus 地址参数 3xxxx） 可设置范围：0-56。 = 0表示禁用对模拟量输入的读取。 要允许访问所有 CPU 模拟量输入，MaxAI 的建议值如下： 对于 CPU CR40 和 CR60，为 0 对于所有其它 CPU 型号，为 56 |
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MaxHold |
IN |
WORD |
用于 Modbus 地址 4xxxx 或 4yyyyy 的 V 存储器中的字保持寄存器数。 |
|
HoldStart |
IN |
Dword |
指向 V 存储器中保持寄存器起始位置的指针 |
|
Done |
OUT |
BOOL |
TRUE：以下任一条件时为真：客户端已与服务器建立连接；客户端已与服务器断开连接；客户端已接收 Modbus 响应；发生错误 FALSE：客户端正忙于建立连接或等待来自服务器的 Modbus 响应。 |
|
Error |
OUT |
BOOL |
出现错误，仅一个周期有效 |
3.4 设置库存储器分配
鼠标右键选择“程序块”文件夹，在菜单中选择“库存储器”
在库存储区分配对话框中手动输入存储区的起始地址。此实例为VB7000开始，以使指令库可以正常工作。确保库存储区与程序中其他已使用的地址不冲突。使用建议地址无法确定是否有地址重叠，所以推荐手动输入正确的库存储区首地址。如下图所示：
3.5 编写简单的逻辑程序如下：
S7 200 smart作为服务器可以支持8个客户端，但是一个客户端需要一个MBUS_SERVER，本例中，需要连2个客户端，所以调用了2个MBUS_SERVER的功能块，注意IP_Port需要区别开，一个是502，一个是503，不可以2个MBUS_SERVER使用同一个端口。
502端口从VB0开始，即VW0对应MODBUS的40001（VW0对应VB0和VB1；VW2对应MODBUS的40002（VW2对应VB2和VB3）
503端口从VB100开始，即VW100对应MODBUS的40001；VW102对应MODBUS的40002
C0是计数器，CU管脚是1秒的脉冲，做一个简单的自加1的计数，然后将C0的计数值给到VW2和VW100，在通讯的时候，看客户端读到的值是否在变化，用于判断通讯是否正常。
3.6 将程序下载到CPU，将CPU启动起来，电脑使用MODSCAN测试S7 200 SMART的MODBUS TCP服务器的数据。（MODSCAN是一个电脑测试工具，可以模拟MODBUS的主站）
测试502端口的数据，502端口开辟的寄存器数量是20个，测试数据VW2对应40002
测试503端口的数据，503端口开辟的寄存器数量是40个，测试数据VW100对应40001
四
M580实现MODBUS TCP的客户端的功能
4.1 打开Control Expert（unity pro）软件，新建项目，选择BMEP584040的CPU，新建完成后，如下图所示，解锁安全。解锁安全是启用CPU的服务里面的功能，并且禁用访问控制，如果访问控制是启用的，且没有设置正确，可能会导致第一次下载程序后，软件用以太网就连接不上CPU了。
解锁完成后，需要如下图所示打钩“确认”，在Control Expert修改了硬件和配置，都需要打钩“确认”。
设置M580的IP主地址192.168.10.1，其中IP地址A用于连接远程的以太网IO，本例中没有使用。
在“工具”菜单的“项目设置”中，勾选“直接以数组变量表示”和“允许动态数组”，如下图所示，这个是在使用READ_VAR和WRITE_VAR功能块的时候不报“禁用动态数组”错误。
4.2 M580使用READ_VAR和WRITE_VAR编程来实现MODBUS TCP通讯
首先在变量表中新建如下的变量
在Control Expert软件里面，modbus TCP的客户端功能默认都是访问服务器的502端口的，并且也只能访问502端口，其他端口访问不了。
%S5是100毫秒的脉冲，P是上升沿，N是下降沿，因为s7 200 smart的502端口一次只能接受一个请求，所以READ_VAR和WIRTE_VAR需要分开触发。
Addm是寻址功能块，0.0.3指示的是M580的CPU的网口（这个是默认的），192.168.10.200是s7 200 smart的IP地址。
OBJ填写%MW表的是读写4区，NUM是0表示读取的首地址是40001，NB 6表示读6个字。
GEST是通讯管理表，是4个整形的数组，其中第3个字是超时时间，默认时基是100ms，本例中赋值20，表示的是2秒，即通讯中断2秒后，重新开始连接，在以太网通讯里面，这个超时时间是一定要赋值的，时间的长度建议大于该READ_VAR的触发时间。
RECP是读取过来存放的数组，本例中读取6个字，所有recp1是一个6个整形的数组。
WRITE_VAR和READ_VAR的管脚大致相同，其中EMIS是M580准备写给对方的数组，因为要给对方写6个字，所以emis1也是一个6个整形的数组。
WRITE_VAR的NUM是10，即写对方的40011，对应的是S7 200 SMART的VW20开始的地址。
使用CTU做一个1秒的计数，将结果存放在emis1的第一个元素里面，在通讯的时候，查看这个变化的值是不是写给s7 200 smart了，来判断通讯是否正常。编写程序如下：
程序编好以后，重新生成所有项目，没有错误以后，将程序下载到CPU，第一次给M580下载程序，建议使用mini usb的编程电缆。如果没有，使用网线也可以。
同时在线监控M580和S7 200 smart的程序，可以看到，M580将smart 的VW2的值读过来存放在recp1[2]，同时M580把emis1[1]的值写给smart的VW20。
4.3 M580 使用DTM浏览器配置扫描和S7 200 SMART通讯（对于同一个S7 200 SMART，使用READ_VAR就不能配置扫描，同样，配置了扫描，就不能使用READ_VAR通讯）
在“工具”菜单的“DTM浏览器”中，右键BMEP58_ECPU_EXT，选择“添加”，在弹出的对话框中，选择Modbus Device，添加完成后，在分布式总线下面，会多出一个Modbus_Device的设备，如下图所示
添加Modbus_Device完成后，双击BMEP58_ECPU_EXT，选择“设备列表”下面的Modbus_Device，在“地址设置”里面将IP设置为S7 200 SMART的IP地址 192.168.10.200。因为S7 200 SMART的IP是在它的软件里面配置好了的，这个“地址服务器”的“此设备的DHCP”需要选择为“已禁用”（默认是已禁用）。设置完成后，点击页面右下角的“应用”按钮。
然后选择“请求设置”，点“添加请求”，就会在表格中出现一条请求配置，连接位1，这个是自动分配的。
单元ID 255，对于直接以太网设备，可以是255，如果是Modbus TCP转485的网关，这个单元ID是 485的从站地址，用于寻址到网关下面的每一个485从站。
超时默认1500ms，当超过1500ms通讯还没成功，就会报错。
重复速率60ms，这个是这条扫描的重复的周期，即60ms重复扫描一次，可以根据实际情况修改。
读取地址，0表示读取从站的40001；
读取长度，4表示读取4个字。
上一个值，指示通讯中断的时候，是保留上一次通讯的值，还是设置为0。
写入地址，10表示写从站的40011；
写入长度，4表示写4个字。
配置完请求的参数后，选择“请求001:项目”，在输入里面，按住电脑的Shift建，将下图中的0—7选择为蓝色，然后点击右边的“定义项目”，在弹出的“项目名称定义”中，数据类型选择INT（这个可以根据实际情况自己定义类型），项目名称也可以修改，本例中选择默认，点击确定。
点“确定”以后，可以看到绿色的方框，16表示16个位的数据。
用相同的方法，把输出也“定义项目”，完成后如下图所示：
配置完成后，点击右下角的应用，确定，然后重新生成所有项目，保证程序没有错误以后，双击“基本变量”，在Device DDT里面，可以看到生成的Modbus_Device这个变量，其中Freshness和Freshness_1是通讯状态变量，它们为1就是通讯正常，为0是通讯错误。Inputs是读取的S7 200 SMART的数据，Outputs是M580写给S7 200 SMART的数据。
在程序中添加一行简单的程序，将CTU的计数结果MOVE到Modbus_Device.Outputs.BLOCKA_QI0，这个值是在通讯的时候写给S7 200 SMART的，方便观察通讯状态。
重新生成所有项目，没有错误以后，将程序下载到M580的CPU，将M580运行起来，在线监控动态数据表的数据，可以看到Modbus_Device.Freshness和Modbus_Device.Freshness_1的值都为1，表示通讯正常，Modbus_Device.Inputs.BLOCKA_II1是读取的S7 200 SMART的VW2的值，同时M580将Modbus_Device.Outputs.BLOCKA_QI0的值写给了S7 200 SMART的VW20。
五
总结和附录
5.1、S7 200 SMART作为MODBUS TCP服务器的时候，是可以支持多个客户端来访问的，前提是需要调用多个MBUS_SERVER的功能块，且IP_Port需要不一样。
5.2、Control Expert软件平台下面的施耐德PLC的Modbus TCP的客户端，只能读取服务器的502端口的数据，其他端口的数据读取不到。也就是说，如果2个Control Expert平台下面的施耐德PLC，同时去读写同一个S7 200 SMART是不能通讯成功的。
同理，不要同时使用MODSCAN和M580的PLC去访问S7 200 SMART服务器的502端口。本例中可以M580访问502端口，同时MODSCAN访问503端口。
5.3、M580的Modbus TCP的客户端通讯常用的有两种方式：
一种是使用编程的READ_VAR和WRITE_VAR，使用编程方式支持的Modbus功能码更多（如果是05、06功能码，需要使用DATA_EXCH），且通讯的时序可以自己控制，但是对编程能力有要求；
另外一种是在DTM里面配置扫描，它的好处是不用编写程序，配置正确即可，但是它支持的功能码有限制，只能读写MODBUS 的保持寄存器（4X的寄存器），且通讯的时序不容易控制。