Modbus协议已经广泛应用于工业领域。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC、DCS、智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通信标准。通过它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。

当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器必须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。

Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modbus控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通信采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。

Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除了奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。Modbus系统间的数据交换是通过功能码来控制的。有些功能码是对位操作的，通信的用户数据是以位为单位的，例如：

（1）FCO1读输出位的状态；

（2）FCO2读输入位的状态；

（3）FC05强制单一输出位；

（4）FC15强制多个输出位。

有些功能码是对16位寄存器操作的，通信的用户数据是以字为单位的，例如：

（1）FC03读输出寄存器；

（2）FCO4读输入寄存器；

（3）FCO6写单一输出寄存器位；

（4）FC16写多个输出寄存器。

这些功能代码是对4个数据区（位输入、位输出、输入/输出寄存器）进行访问，具体如表10.1所示。

表10.1　访问的数据区

对于输出的位或寄存器是可以进行读写访问的，对于输入的数据则只能进行读操作，这个数据区在用户级的地址表示方法如表10.2所示。

表10.2　地址表示方法

串口通信模块CM1241 RS232和CM1241 RS485均支持Modbus RTU协议，可作为Modbus主站或从站与支持Modbus RTU的第三方设备通信。使用S7-1200串口通信模块进行Modbus RTU协议通常是非常简单的，先调用MB_COMM_LOAD指令来设置通信端口参数，然后调用MB_MASTER或MB_SLAVE指令作为主站和从站与支持MODBUS RTU的第三方设备通信。

S7-1200PLC的串口通信模块的Modbus RTU协议通信的注意事项如下。

（1）在调用MB_MASTER或MB_SLAVE之前，必须调用MB_COM_LOAD来设置通信端口的参数。

（2）如果一个通信端口作为从站与另一主站通信，则其不能调用MB_MASTER作为主站，同时MB_SLAVE只能调用一次。

（3）如果一个通信端口作为主站与另一从站通信，则其不能调用MB_SLAVE作为从站。同时MB_MASTER可调用多次，并要使用相同背景数据块。

（4）Modbus指令不使用通信中断时间来控制通信过程。所以必须在程序中循环调用MB_MASTER或MB_SLAVE指令来检査通信状态。

（5）如果一个通信端口作为从站，则调用MB_SLAVE指令的循环时间必须短到足以及时响应来自主站的请求。

（6）如果一个通信接口作为主站，则必须循环调用MB_MASTER指令直到收到从站的响应。

（7）要在一个OB中执行多个MB_MASTER指令。

1.Modbus通信指令

Modbus指令可从项目视图全局库的Modbus选项下找到。

（1）MB_COMM_LOAD。

MB_COM_LOAD指令块用来配置串口以进行Modbus RTU通信，其参数含义如表10.3所示。

表10.3　MB_COMM_LOAD参数含义

（2）MB_MASTER。(www.daowen.com)

MB_MASTER指令块使串口作为Modbus主站来访问一个或多个Modbus从站的数据，其参数含义如表10.4所示。

表10.4　MB_MASTER参数含义

（3）MB_SLAVE。

MB_SLAVE指令块使串口作为Modbus从站响应MODBUSRTU主站的数据请求，其参数含义如表10.5所示。

表10.5　MB_SLAVE参数含义

2.编程实例

本例通过实现两台安装CM1241 RS485通信模块的S7-1200 PLC之间的MPDBUSRTU协议通信演示MODBUS通信的组态。通过标准的RS485电缆连接两台CM1241 RS485通信模块。

组态步骤如下。

（1）创建新项目，然后组态设备，选择S7-1200的CPU 1214C，打开项目后，选中PLC_1设备视图，选择下面的“属性”选项，再选择“系统和时钟存储器”，勾选右边的“启用时钟存储器字节”复选框，再选中PLC_1设备中以太网口，设置PLC_1的IP地址为：192.168.0.1，如图10.9所示。

图10.9　以太网地址设定

（2）添加通信模块CM1241（RS485），然后到属性设置，选择波特率为9.6k，硬件标识符为269。

（3）复制PLC1，生成PLC2，并将其IP地址设为192.168.0.2，两者的连接拓扑图如图10.10所示。

图10.10　通信连接拓扑图

（4）在PLC2中添加全局数据块，命名为slave_HR，并在里面建立数组，名称为HRAYYAY，建立1到20的Word类型的数据。在PLC2变量表中添加变量表1，变量如图10.11所示。

图10.11　变量表1

（5）同样方法在PLC1中添加全局数据块名称为mb-master，并建立两个数组分别为read-array和write-array，数据类型分别为Bool和Word，在PLC1变量表中添加变量表2，回到PLC2中，在主程序Main中添加指令Modbus_Comm_Load，生成背景数据块，并给各形参赋值，如图10.12所示。

图10.12　MB_COMM_LOAD程序

需注意：MB-DB的实参是选择下面的背景数据块DB3的。在程序段2中添加指令Modbus-Slave，并生成背景数据块，各个形参的实参如图10.13所示。

图10.13　MB_SLAVE程序

（6）回到PLC1中的主程序Main，同样在程序段1中添加指令MODBUS_COMM_LOAD生成背景数据块，同样对各形参赋值，如图10.14所示。

图10.14　MODBUS_COMM_LOAD程序

同样需注意：MB-DB的实参是选择下面的背景数据块DB3的。在程序段2中添加指令Modbus_Master，并生成背景数据块，各个形参的实参如图10.15所示。

图10.15　Modbus_M aster程序

复制程序段2到程序3中，修改各个形参的实参，如图10.16所示，将PLC_1和PLC_2下载到相应的PLC中，运行PLC即可实现通信。

图10.16　M odbus_M aster程序2