2 DI 24V DC/2 DO 24V DC西門子模塊

在每個(gè)掃描周期的初期將物理外設(shè)的數(shù)字量輸入信號掃描到數(shù)字量輸入映像區(qū)（DI）中，程序在運(yùn)行過程中的數(shù)字量輸出值暫存在數(shù)字量輸出映像區(qū)（DO）中，并在掃描周期的末期將數(shù)字量輸出映像區(qū)的值刷新到物理輸出模塊。數(shù)字量輸入/輸出映像區(qū)是可讀且可寫的，在程序中對某些數(shù)字量輸入位進(jìn)行寫操作，便可以模擬外部的數(shù)字量輸入信號。

CPU對模擬量的處理有所不同，模擬量的值存放在模擬量輸入/輸出存儲區(qū)中。注意，模擬量的存放區(qū)被稱為“存儲區(qū)”而不是“映像區(qū)”或者“緩存區(qū)”。對于程序中使用的模擬量，是直接從存儲區(qū)進(jìn)行讀取或?qū)懭氲?。模擬輸入（AI）存儲區(qū)是只讀的（Read Only），模擬量輸出（AO）存儲區(qū)是只寫的（Write Only）；（參考：深度理解PLC的工作原理(How PLC works)）

變量存儲區(qū)（V）用來存放程序在運(yùn)行過程中的中間變量或者需要的配方數(shù)據(jù)；標(biāo)志存儲區(qū)（M）用來存放邏輯運(yùn)算的中間結(jié)果（標(biāo)志，flag）；其實(shí)，在編程時(shí)，變量存儲區(qū)和標(biāo)志存儲區(qū)沒有明顯的界限，你也可以用變量存儲區(qū)來存放邏輯運(yùn)算的中間結(jié)果。兩者都可以位、字節(jié)、字或者雙字的方式進(jìn)行訪問，其區(qū)別在于變量存儲區(qū)（V）比標(biāo)志存儲區(qū)（M）要大很多。比如，在CPU ST40中，變量存儲區(qū)的范圍為VB0到VB16383；而標(biāo)志存儲區(qū)的范圍為MB0到MB31。程序運(yùn)行過程中需要的配方數(shù)據(jù)，需要在數(shù)據(jù)塊（Data Block）編輯器中設(shè)置并存放在變量存儲器（V）中。

定時(shí)器（Timer）用來計(jì)時(shí)。S7-200 Smart定時(shí)器的時(shí)間基準(zhǔn)有1ms，10ms和100ms三種。定時(shí)器有兩種變量：當(dāng)前值（Current value）和定時(shí)器位（Timer bit）。當(dāng)前值是一個(gè)16位的無符號整數(shù)，用來記錄當(dāng)前的時(shí)間；定時(shí)器位是一個(gè)位（bit），用來記錄定時(shí)器是否已經(jīng)被觸發(fā)（當(dāng)前值大于設(shè)定值）。以定時(shí)器的地址（T+number）既可以訪問當(dāng)前值，也可以訪問定時(shí)器位，取決于訪問指令的類型。位操作指令訪問的是定時(shí)器的位，字操作指令訪問的是定時(shí)器的當(dāng)前值。例如下面這張圖：

*段程序是讀取定時(shí)器T3的當(dāng)前值，并將其存放到VW10，屬于字操作；

第二段程序是讀取定時(shí)器T3的位，并將其輸出到Q0.0，屬于位操作；

計(jì)數(shù)器（Counter）用來進(jìn)行計(jì)數(shù)。S7-200 Smart提供三種計(jì)數(shù)器：向上計(jì)數(shù)器、向下計(jì)數(shù)器和上下計(jì)數(shù)器。與定時(shí)器類似，計(jì)數(shù)器也有一個(gè)當(dāng)前值（16位無符號整數(shù)）和一個(gè)計(jì)數(shù)器位（bit），其地址是以字母C加上編號（比如C10）。使用字操作指令可以訪問計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值，使用位操作指令可以訪問計(jì)數(shù)器的位。

高速計(jì)數(shù)器（High Speed Counter）與普通的計(jì)數(shù)器不同，它不受CPU掃描周期的限制，可以用來對高速信號（比如脈沖）進(jìn)行計(jì)數(shù)。高速計(jì)數(shù)器的值是一個(gè)32位的有符號整數(shù)，其性質(zhì)為只讀（Read Only），可以通過高速計(jì)數(shù)器的地址（HC+number）進(jìn)行訪問。

累加器（Accumulator）的訪問速度快，可以用來傳遞參數(shù)或存放指令運(yùn)算的中間結(jié)果。S7-200 Smart提供4個(gè)32位的累加器（AC0，AC1，AC2和AC3），累加器可以字節(jié)、字或者雙字的方式進(jìn)行訪問。

特殊存儲器（SM）存放著與系統(tǒng)運(yùn)行有關(guān)的特殊變量，PLC的操作系統(tǒng)會將系統(tǒng)狀態(tài)等信息寫入到特殊存儲器中，用戶程序通過訪問特定的特殊存儲器，就可以獲取一些系統(tǒng)級的信息。比如，SM0.0始終為1，SM0.5會產(chǎn)生1s的時(shí)鐘脈沖等。S7-200 smart有非常多的特殊存儲器變量，將在以后陸續(xù)介紹。

局部存儲區(qū)（L）用來保存程序塊的運(yùn)行信息。如果某個(gè)程序塊因?yàn)橹袛嗷蛘哒{(diào)用其它塊的原因而被掛起時(shí)，其相關(guān)的運(yùn)行信息會被存放到局部存儲區(qū)中，以便程序返回時(shí)可以從斷點(diǎn)處繼續(xù)執(zhí)行。S7-200 smart為每一個(gè)程序組織單元（POU，program organizational unit）分配了64個(gè)字節(jié)的局部存儲區(qū)。

順序控制繼電器存儲區(qū)（S）與順序控制繼電器相關(guān)，在編寫順序控制流程圖中使用。它可以位、字節(jié)、字和雙字的方式進(jìn)行訪問，其地址符號為S，比如S3.1，SB6等。

Modbus TCP是標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，通過CPU上PN接口進(jìn)行TCP/IP通信，不需要額外的通信硬件模塊，Modbus TCP使用開放式用戶通信連接作為Modbus通信路徑，所支持的混合客戶機(jī)和服務(wù)器連接數(shù)大為CPU所允許的大開放式用戶通信連接數(shù)8個(gè)。

軟件 STEP7 V11 SP1版本開始，S7-1200CPU 從Firmware V1.0.2開始，不再需要安裝Modbus TCP的庫文件，可以直接調(diào)用Modbus TCP的庫指令“MB_CLIENT”和“MB_SERVER”使用實(shí)現(xiàn)Modbus TCP通信功能，如圖1.所示。

圖1. Modbus TCP的庫指令

S7-1200 做 Modbus Tcp Server （服務(wù)器）

“MB_SERVER”指令將處理Modbus TCP客戶機(jī)的連接請求、接收Modbus功能的請求并發(fā)送響應(yīng)。

1.調(diào)用MB_SERVER通信指令，進(jìn)入 “Program blocks” > “OB1” 主程序中調(diào)用，設(shè)置連接ID、IP端口等參數(shù)，如下圖2.所示。

圖2.調(diào)用MB_SERVER通信指令

功能塊參數(shù)意義如下表5.

表1. 功能塊“MB_SERVER”參數(shù)

2.MB_DATA_PTR數(shù)據(jù)塊的新建

通過“Program blocks”>“Add new block”，選擇“Data block”創(chuàng)建 DB 塊，選擇“標(biāo)準(zhǔn)與S7- 300/400兼容” ，點(diǎn)擊“OK”鍵，定義數(shù)據(jù)區(qū)為100個(gè)字的數(shù)組，如圖3.所示。

圖3.新建MB_DATA_PTR數(shù)據(jù)塊

3.Modbus地址的對應(yīng)關(guān)系

“MB_SERVER”指令允許到達(dá)的Modbus功能（FC01、FC02、FC04、FC05、FC15）直接讀取和寫入訪問S7-1200CPU的過程映像輸入/輸出區(qū)（數(shù)據(jù)類型：BOOL和WORD），通過Modbus功能代碼（FC03、FC06和FC16）將到達(dá)的Modbus消息寫入Modbus保持寄存器或從寄存器中讀?。赏ㄟ^MB_SERVER指令的參數(shù)“MB_HOLD_REG”保持寄存器），保持寄存器的大?。∕B_HOLD_REG參數(shù)）必須大于1個(gè)字節(jié)，詳細(xì)參考表2.。

表2.Modbus地址的對應(yīng)關(guān)系

4.客戶機(jī)端 Modscan32 軟件設(shè)置

注意：客戶機(jī)采用Modscan32軟件測試，Modscan32 做 Modbus TCP Client 測試軟件，是第三方軟件，可以從 internet 網(wǎng)絡(luò)上下載。

將測試電腦的IP地址設(shè)置成192.168.0.210，打開Modscan32 軟件，在Modscan32的“Setup->Data Definition”中設(shè)置功能碼、起始地址、長度等，如圖4.所示。

圖4.設(shè)置“Data Definition”參數(shù)

在“Connection->connect...”中打開連接屬性對話框，選擇“Remote modbus TCP Server”，設(shè)置服務(wù)器的IP地址，端口號，如圖5.所示。

圖5.設(shè)置連接屬性

注意：用Modsscan32做客戶機(jī)不需要考慮Device ID和服務(wù)器一致的情況，服務(wù)器自動響應(yīng)客戶機(jī)的Device ID。

5.通訊測試

S7-1200作服務(wù)器，客戶機(jī)Modscan32用FC03功能碼讀取服務(wù)器的兩個(gè)字，設(shè)置客戶機(jī)和服務(wù)器的功能、起始地址、端口等參數(shù)相對應(yīng)，具體設(shè)置如圖5.和6.所示，

圖6.S7-1200作服務(wù)器

通訊結(jié)果如下圖7.所示，Modscan32從服務(wù)器讀到數(shù)據(jù)10，20到客戶機(jī)的DB4.DBW0和DB4.DBW2區(qū)域。

圖7.FC03通訊結(jié)果

用功能FC15向服務(wù)器的Q0.0~Q0.7寫8位數(shù)據(jù)，設(shè)置連接參數(shù)，Modscan32設(shè)置結(jié)果如下圖8.所示。

圖8.使用FC15通訊，設(shè)置Modscan32

測試結(jié)果，服務(wù)器側(cè)直接對應(yīng)過程映像輸出區(qū)，00001~00008對應(yīng)Q0.0~Q0.7，如下圖9.所示。

圖9. 使用FC15通訊測試結(jié)果

6.HR_Start_Offset背景參數(shù)

HR_Start_Offset是類型為字，用于Modbus保持寄存器的起始地址，存儲在MB_SERVER背景數(shù)據(jù)塊中，默認(rèn)值是0，可以通過編程將值寫入HR_Start_Offset。以上面FC03功能讀2個(gè)字為例，將HR_Start_Offset的偏移量設(shè)置成2，其他參數(shù)不修改，HR_Start_Offset偏移前后地址對應(yīng)關(guān)系如下表7，編程調(diào)用和結(jié)果如圖10.和11.所示。

表3. HR_Start_Offset偏移前后地址對應(yīng)關(guān)系

編程調(diào)用如下圖10.所示

圖10.HR_Start_Offset的偏移量設(shè)置

通訊結(jié)果如下圖11.所示

圖11. 通訊結(jié)果

7.MB_SERVER參數(shù)STATUS的查詢參考下面列表4.

表4.MB_SERVER參數(shù)STATUS

除了上面列出的錯(cuò)誤外，也可以從底層傳輸通信指令（TCON、TDISCON、TSEND和TRCV）返回錯(cuò)誤，參考相應(yīng)指令的錯(cuò)誤代碼。

說明：Modbus Slave做 Modbus TCP server 測試軟件，Modscan32 做 Modbus TCP Client 測試軟件，兩者都是第三方軟件，可以從 internet 網(wǎng)絡(luò)上下載

2 DI 24V DC/2 DO 24V DC西門子模塊