Siemens S7-200与ADAM-4118通过modbus协议的连接

Siemens S7-200与ADAM-4118（modbus）的连接
研华IAG FAE
高茜
2012-6
一、前言
Siemens S7-200CN是西门子公司出品的小型PLC，适用于各种场合的检测、监测及控制的自动化。

CPU 221~226等各种类型的CPU，具有不同的电源电压和控制电压、数字量输入/输出点。

ADAM-4118是研华公司出品的16位A/D、8通道的RS-485热电偶输入模块，可以采集电压、电流热电偶等模拟量输入信号，它支持多种热电偶类型(Type J, K, T, E, R, S, B)，支持8路差分信号输入以及MODBUS RTU通讯协议
二、软硬件配置
1.软件环境
1)Siemens 编程软件：Step 7-Micro/WIN V4.0.6.35
2)Siemens Modbus 通讯 RTU协议库文件（包含库文件、说明文档、例程）
3)ADAM-4118配置软件：AdamApax .NET Utility Ver 2.03.17
2.硬件设备
1)笔记本电脑一台，XP SP3操作系统
2)Siemens S7-200一台，型号：CPU 224XP CN REL 02.01
3)ADAM-4118一片
4)ADAM-4520一片（RS-232 to 485转换器），串口直连线一根
5)24V直流电源一台，
6)220V电源线一根（CPU 224XP为AC供电型号）
7)Siemens USB编程电缆一根（Siemens S7-224另购配件）
8)改锥，线缆若干。

三、系统构建
1.系统架构图
RS-485(modbus)ADAM-4118
PC机与S7-224之间通过USB 编程电缆连接，PC机端使用USB端口，连接到S7-224的Port0。

通过Step 7-Micro/WIN软件进行编程开发。

S7-224通过Port1与ADAM-4118的RS-485口相连。

ADAM-4118的RS-485通讯口为接线端子形式，而S7-224的RS-485口为DB-9形式，此时使用研华的ADAM-3909进行转换连接。

将ADAM-4118的DATA+接到S7-224
的3pin上，将ADAM-4118的DATA-接到
S7-224的8pin上。

2.ADAM-4118的接线
ADAM-4118出厂为Advantech协议，地址为1，需要通过AdamApax .NET Utility修改其协议为modbus协议，修改其地址为需要的数值，修改其热电偶为需要的类型（默认K type）
ADAM-4118连接电脑示意图如下。

要修改其协议，需要先将模块右侧的拨码开关拨至“INIT”状态，修改完毕后再拨回“Normal”正常使用。

更多关于ADAM-4118的使用说明参见ADAM-4118中英文使用手册。

3.S7-224与ADAM-4118的供电
S7-224有AC/DC供电两种产品，本例中选择的是AC220V供电的型号。

ADAM-4118采用10-30V直流供电，本例中采用24V电源供电。

四、测试过程
1.S7-224 modbus例程
1)附件1（S7200&4118_MODBUS_附件1.rar）是S7-200的modbus例程。

将其解压缩之后，将S7-224的port0通过USB编程电缆连接到PC机的USB口上，打开“modbus 主站案例.mwp”，如下图所示：
这个例程分为N部分，各部分功能如下：
网络1：复位各标志位和起始位。

通过SM0.1（仅第一个扫描周期中接通为 ON）寄存器来实现
网络2：Modbus 主站初始化完成后, 启动读写指令
网络3：初始化Modbus 主站通信,
网络4：读取从站保持寄存器的数据（模拟量）
网络5：读取从站保持寄存器的数据完成，复位请求（与网络4是一组）
网络6：读取从站线圈寄存器的数据（数字量）
网络7：读取从站线圈寄存器的数据完成，复位请求
网络8：写入从站线圈寄存器
网络9：写入从站线圈寄存器完成，复位请求
2)点击左下角的“设置PG/PC接口”，设置“连接到USB”
点击左下角的“通信”按钮，在弹出的“通信”界面上“双击刷新”，连接PLC
3)搜索到CPU 224之后，点击下载按钮弹出下载画面，若没有类型不匹配的提示，就直接点击“下载“按钮；若是有类型不匹配的问题，下载页面会有提示，此时点击“改动项目”按钮，可以自动修改工程以匹配PLC类型。

4)下载并运行之后，通过工具栏的“程序状态监控”按钮监控程序运行，程序会自动顺序运行，依次读取ID=3，modbus Address 40001—40008、10001—10008的数据以及写入ID=3，modbus Address 00001—00008的数据
2.ADAM-4118的配置
将ADAM-4118右侧的拨码开关拨到“init”状态，打开AdamApax .NET Utility 搜索，搜索到模块之后，模块名称后面的“*”表示模块在初始化状态。

初始化状态下，强制模块地址为0，强制通讯格式为“9600，N，8,1”，强制通讯协议为Advantech协议。

将ADAM-4118的地址修改为4，协议修改为modbus协议，点击“Apply change”按钮保存。

由于出厂就是K型热电偶，所以热电偶类型设置保持不变。

将ADAM-4118断电，拨码开关拨到“Normal”端，将ADAM-4118的DATA+接到S7-224的3pin上，将ADAM-4118的DATA-接到S7-224的8pin上。

3. 使用modbus 主站案例.mwp的测试结果
打开“modbus 主站案例.mwp”，将网络4的Slave参数修改为“4”，该参数对应的是ADAM-4118的RS-485地址。

下载并运行之后，通过工具栏的“程序状态监控”按钮监控程序运行。

点击“状态表监控”按钮，在状态表上依次添加“M2.1、MB3、VW1000、VW1002、VW1004”这五个变量
M2.1是modbus功能块MBUS_MSG的读写功能完成位
MB3是modbus功能块MBUS_MSG的错误代码
VW1000对应modbus地址40001，也就是ADAM-4118的CH0
VW1002对应modbus地址40002，也就是ADAM-4118的CH1
VW1004对应modbus地址40003，也就是ADAM-4118的CH2
ADAM-4118的CH0-CH7的数值分别对应modbus寄存器40001-40008，更加详细的modbus地址表参见附录1。

因为每个modbus寄存器占用两个byte，所以第一个通道CH0的数值保存在VB1000 & VB1001中，即VW1000；所以第二个通道CH1的数值保存在VB1002 & VB1003中，即VW1002，以此类推。

ADAM-4118是16位的模块，K型热电偶对应的量程是0-1370℃，所以读到的数值0-65535（十进制）分别对应0-1370℃。

如上图所示，CH0读到的数值1309，对应的温度值为（1309÷65535）×1370=27.4℃。

实际接线上，CH0的V+与V-短接，因此测到的27.4℃就是室温。

4. 编写modbus程序的测试结果
打开附件1中“STEP7_microwin 4.0 uss & modbus Library”文件夹，运行Setup.exe，安装S7-200的modbus驱动包
打开可以看到，“库”下面多了modbus协议库的存在：
按照“modbus 主站案例.mwp”中的写法，双击“库”下面的功能块，添加如下两个功能块：
选择“下载”之后，程序出现如下错误：
在左上角的指令书的“程序块”一行点击右键，选择“库存储区”
点击“建议地址”，为库V分配一个存储区，点击“确定”
程序编写完成，可以按照与上文相同的办法来读取ADAM-4118寄存器的数据。

附录1： ADAM-4118的modbus地址表。