odbus TCP 服務器指令 MB_SERVER V5.0 新功能概述

如下圖1所示服務器指令 MB_SERVER 從 V5.0 以后增加了三個新功能，分別為：

1. 訪問數據塊中的數據區域，而不是直接訪問 MODBUS 地址
2. 過程映像區的讀訪問限制
3. 統計變量 NDR_immediate 和 DR_immediate

圖1. MB_SERVER 指令

SIMATIC S7-1200 使用要求

• TIA Portal V15 及以上版本
• CPU 固件 V4.2 及以上版本

新功能實驗環境和內容

在本應用實例中，通過以下產品進行Modbus TCP服務器V5.0新功能編程，實現了訪問1217C CPU 中數據塊的數據區域以及限制對1217 CPU過程映像區的讀訪問。

軟件：

TIA Professional V16
Modbus Poll

硬件：

CPU1217C DC/DC/DC V4.4

新功能通信程序

1、指令調用及參數分配

1.1、打開 TIA Portal V16軟件，新建一個項目命名為 "ModbusTCP V5.0"，在項目中添加CPU1217C DC/DC/DC V4.4，為以太網接口新建一個子網并設置 IP地址為 "192.168.0.1"，如下圖 3 所示。

圖2. 分配IP地址

1.2、在 OB1組織塊中添加Modbus TCP Server功能塊 "MB_SERVER"，軟件將提示會為該 FB塊增加一個背景數據塊，本例中為 DB1"MB_SERVER_DB"，如下圖3所示。

圖3. 指令創建

2、訪問數據塊中的數據區域

用戶可訪問數據塊中的數據區域，而不用直接訪問過程映像和保持性寄存器。在此情況下，必須禁用數據塊的“優化塊訪問”(Optimized block access) 屬性，并且該屬性不得單獨存在于裝載存儲器中。

2.1、創建標準數據塊，DB10（Area 1 for Input）、DB11（Area 2 for Input Register）、DB12（Area 3 for Holding Register）、DB13（Area 4 for Holding Register）如下圖 4 所示。并修改數據塊屬性為標準訪問數據塊，如下圖5所示。

圖4. 創建數據塊

圖5. 數據塊屬性

2.2、分配數據區域及注意事項

• 用戶最多可在不同數據塊中定義八個數據區域，每個數據塊只能包含一個數據區域。單個MODBUS 請求只能對恰好一個數據區域進行讀寫操作。每個數據區域對應于一個 MODBUS 地址區域。可以在MB_SERVER背景數據塊的靜態變量中"Data_Area_Array"中定義數據區域。
• 如果要使用的數據區域不到八個，則所需數據區域必須緊密相連，沒有間隙。在處理過程中，數據區域中的第一個空白條目會終止數據區域搜索。例如，如果已定義字段元素 1、2、4 和 5，由于字段元素 3 留空，則"Data_Area_Array"只會識別字段元素 1 和 2。
• 如果 MODBUS 請求到達時尚未定義相應功能代碼的 MODBUS 數據類型的數據區域，請求會按之前的指令版本處理，即直接訪問過程映像和保持性寄存器。如果已為功能代碼的 MODBUS 數據類型定義了數據區域，則指令 MB_SERVER 可對該數據區域進行讀寫操作。具體是讀操作還是寫操作取決于作業類型。如果有兩個區域都是03呢，是否會讀寫搞混了？測試一下功能碼1和15可以放在2個功能區嗎，并且起始地址和長度一樣
• 單個 MODBUS 請求只能對一個數據區域進行讀寫操作。如果要讀取覆蓋多個數據區域的保持性寄存器，則需要多個 MODBUS 請求。

Data_Area_Array 字段包含八個元素：Data_Area_Array[1] 到 Data_Area_Array[8]，每個字段元素 Data_Area_Array[x]（其中 1 <= x <= 8）都是 MB_DataArea 類型的 UDT，結構如下表1。

表1：Data_Area_Array結構

參數	數據類型	含義
data_type	UInt	映射到此數據區域的 MODBUS 數據類型的標識符： ? 0：空字段元素或未使用數據區域的標識符。此時，db、start和length的值無效。 ? 1：過程映像輸出（與功能代碼 1、5 和 15 一起使用） ? 2：過程映像輸入（與功能代碼 2 一起使用） ? 3：保持寄存器（與功能代碼 3、6 和 16 一起使用） ? 4：輸入寄存器（與功能代碼 4 一起使用）
db	UInt	映射的數據區編號，該DB必須是非優化DB
start	UInt	映射到數據塊中的首個 MODBUS 地址，從0開始
length	UInt	Bool數（對于data_type 1或者2），Word數（data_type 3或者4）

本例中使用了4個區域，進入MB_SERVER背景數據塊DB1“MB_SERVER_DB”的靜態變量中Data_Area_Arry，分別為區域1訪問輸入位、區域2訪問輸入字、區域3訪問保持寄存器、區域4訪問保持寄存器、區域5~8保持默認為0，如下圖6所示。

圖6. 數據區域

2.3、仿真軟件設置，如下圖7-8所示。

圖7. 通信配置

圖8. 讀寫配置

2.4、測試結果，如下圖9所示。

圖9. 測試結果

3、過程映像區的讀訪問限制

對于 MB_SERVER 指令V5.0及以上版本，用戶可在過程映像輸入中定義一個區域，在過程映像輸出中定義一個區域，方便遠程 MODBUS 設備 進行讀訪問。隨后，遠程 MODBUS 設備便不能對超出這些過程映像區域的地址進行讀訪問。

背景數據塊的以下靜態變量定義了過程映像中的讀取區域：

• QB_Read_Start：可由遠程 MODBUS 設備讀取的過程映像輸出中的第一個字節的地址（應用于功能代碼 1）
• QB_Read_Count：可由遠程 MODBUS 設備讀取的過程映像輸出中的字節數（應用于功能代碼 1）
• IB_Read_Start：可由遠程 MODBUS 設備讀取的過程映像輸入中的第一個字節的地址（應用于功能代碼 2 和 4）
• IB_Read_Count：可由遠程 MODBUS 設備讀取的過程映像輸入中的字節數（應用于功能代碼 2 和 4）

下表2介紹了指令 MB_SERVER 背景數據塊中的上述靜態變量，可用于定義過程映像中的讀區域。為確保完整性，表格中還列出了自版本 V4.2 起，用于定義過程映像中的寫區域的靜態變量（QB_Start 和 QB_Count）。

表2 讀訪問限制變量

變量	數據類型	默認值	說明	版本
QB_Start	UInt	0	CPU 可寫入的輸出字節的起始地址	V4
QB_Count	UInt	65535	CPU 可寫入的輸出字節的字節數。 如果 QB_Count = 0，則CPU 的輸出字節均無法寫入。	V4
QB_Read_Start	UInt	0	CPU 可讀取的輸出字節的起始地址	V5
QB_Read_Count	UInt	65535	CPU 可讀取的輸出字節的字節數。 如果 QB_Read_Count = 0，則CPU 的輸出字節均無法讀取。	V5
IB_Read_Start	UInt	0	CPU 可讀取的輸入字節的起始地址	V5
IB_Read_Count	UInt	65535	CPU 可讀取的輸入字節的字節數。 如果 IB_Read_Count = 0，CPU 的輸入字節均無法讀取。	V5

3.1、本例中定義過程映像中讀取區域如下圖9所示，輸出過程映像寫訪問權限QB0~QB9，輸出過程映像讀訪問權限QB10~QB19，輸入過程映像讀訪問權限IB20~IB29。

圖9. 過程映像區域設定

3.2、仿真軟件設置，如下圖10所示。

圖10. 通信設置

3.3、測試結果

圖11. 讀取Q區數據

圖12. 讀取I區數據

4、統計變量 NDR_immediate 和 DR_immediate

指令 MB_SERVER（自指令版本 V5.0 起）的背景數據塊中含有統計變量 NDR_immediate 和 DR_immediate。

表3：NDR_immediate 和 DR_immediate。

變量	數據類型	默認值	說明
NDR_immediate	Bool	False	與參數 NDR（新數據就緒）含義相同。MB_SERVER 在處理 Modbus TCP 寫請求的同一調用中更新"NDR_immediate"。
DR_immediate	Bool	False	與參數 DR（數據讀取）含義相同。MB_SERVER 在處理 Modbus TCP 寫請求的同一調用中更新"DR_immediate"。