Modbus Communication API/zh-hans

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概述

基本概述

• 本章节介绍如何为softMC设置Modbus通信，以及如何生成softMC脚本来处理Modbus通信。
• 假设您熟悉Modbus通信的原理，尽管其中一些将在此页面中进行描述。
• 假设您熟悉softMC，ControlStudio和MC-Basic编程。

Modbus通信背景

• 运动控制器（MC）可以为服务器（从站），客户端（主站）或两者同时充当。
• 每个MC连接（TCP / RTU）可以用作服务器组件（如果连接由MC的服务器端使用）或客户端组件（如果连接由MC的客户端使用）。
• 每个组件都有自己的参数定义。
• 当MC作为服务器时，所有服务器组件共享“相同”的内存地址空间，从而充当具有多个连接的一个服务器。
• Modbus网络上的每个服务器（从站）都有自己的deviceID，它是1到247之间的数字。

Modbus服务器寄存器

• Modbus服务器地址空间中有4种寄存器类型:
  1. 位（1位寄存器）
  2. 输入位（1位READ-ONLY寄存器）
  3. 保持寄存器（16位寄存器)
  4. 输入寄存器（16位只读寄存器）
• 服务器可以读写自己的地址空间
• 客户端可以读写远程服务器的地址空间

入门

为了开始使用Modbus功能:

1. 下载所需的文件: File:MB_Required_files.zip
2. 使用ControlStudio文件管理器，将以下文件上传到您的MC:
   • mb_x86.O (for softMC7 ) / mb_armA9.O (for softMC3)
   • Modbus.lib
   • MB_Load.prg

   

3. 通过键入以下命令加载MB_Load.prg:

   Load MB_Load.prg

1. 这将加载mb_x86.O / mb_armA9.O,具体取决于您当前的系统，以及Modbus.LIB库文件。

2. 或者, 您可以通过键入来手动加载对象文件和Modbus库:

 

 

1. Oload mb_x86.O

   Loadglobal Modbus.LIB

现在可以配置Modbus系统。

初始化Modbus环境

要初始化Modbus环境，包括服务器地址空间，调用:

?init_multi_server([bits],[input_bits],[holding registers],[input_registers])

• 该功能打印"success"，成功返回0，或者失败时返回错误代码。
• 注意: 即使您只需要Client组件，您也必须调用此方法。 在这种情况下，只需传递0作为所需的寄存器大小
• 注意: 只有在没有活动的服务器组件时，才可以调用此方法。

错误代码:

错误	含义
-1	内存分配失败
-2	某些服务器仍在运行，并使用已映射的地址空间
-3	无法创建modbus映射

服务器组件

添加服务器组件

• 每次添加组件时，您将收到一个句柄，它是组件的标识符（以供后续使用）。
• 最好将程序中的变量保存在此处。

创建TCP服务器组件

handle = mb_tcp_server_create([port],[deviceID])

• This opens a TCP connection to the server on port [port] with deviceID [deviceID], and starts the created server immediately.
• Returns a handle on success, or an error code on failure.

错误代码:

错误	含义
-1	服务器地址空间尚未初始化，请调用“init_multi_server（...）”，然后重试
-2	无法创建主套接字
-3	连接失败
-4	无法创建服务器线程

创建RTU服务器组件

handle = mb_rtu_server_create([type],[port],[baudrate],[data bits],[stop bits],[parity],[deviceID])

• 这将打开与给定参数的RTU连接，并立即启动创建的服务器。
• 成功返回的句柄，失败时返回错误代码。

错误代码:

错误	含义
-1	服务器地址空间尚未初始化，请调用“init_multi_server（...）”，然后重试。
-2	设备字符串无效
-3	奇偶校验无效
-4	打开RTU失败
-5	分配查询缓冲区内存失败
-6	无法设置RTU模式
-7	无法连接
-8	无法创建服务器线程
-9	该设备已被另一个系统组件使用

停止服务器组件

停止特定的服务器组件

您可以通过传递其句柄来停止特定的服务器组件:

result = mb_server_stop([handle])

• 给定句柄，这将停止并释放相应服务器组件的内存。
• 成功返回0，失败时返回-1

停止所有服务器组件

您可以通过单次调用来停止所有服务器组件:

result = mb_server_stop_all

此功能将:

• 停止并释放所有服务器组件。
• 释放共享地址空间。
• 成功返回0，失败返回-1。

客户端组件

添加客户端组件

• 每次添加一个组件时，您将收到一个句柄，它是组件的标识符（以供后续使用）。
• 最好将程序中的变量保存在此处。

添加TCP客户端组件

handle = mb_tcp_client_create([ip],[port])

• 这将在给定的ip和port上打开与客户端的TCP连接，并立即启动客户端。
• 成功时返回的句柄，失败时返回-1。

添加RTU客户端组件

handle = mb_rtu_client_create([type],[port],[baudrate],[data bits],[stop bits],[parity])

• 这将打开与给定参数的客户端的RTU连接，并立即启动客户端。
• 成功返回的句柄，失败时返回-1。

停止客户端组件

一个特定的客户端可以通过调用来停止:

result = mb_client_stop([handle])

• 给定句柄，这将停止并释放相应客户端组件的内存。
• 成功返回0，失败时返回-1。

重置Modbus系统

有时，用户可能希望同时停止所有服务器和客户端组件，并重置Modbus系统（例如，当用户想要初始化不同的Modbus系统时）。 要这样做时，调用:

result = mb_reset

该功能将:

• 停止所有正在运行的服务器和客户端。
• 释放自己的内存
• 释放共享地址空间。
• 复位手柄计数器。
• 成功返回0，失败时返回-1。

注意:当调用reset all时，这个功能被自动调用。

读写

• 服务器可以读写自己的地址空间。
• 客户端可以读写远程服务器的地址空间。
• 因此，服务器和客户端使用不同的功能从地址空间读取/写入数据。

服务器组件

---

读

• 以下函数从不同类型的寄存器读取变量并返回它们。
• 当发生读错误时，功能将在消息日志中写入[功能名称] +“错误代码”+ [错误代码]。

从保持寄存器读取

Val = MB_SERVER_READ_REG_LONG([index], [byte_swap], [word_swap])
Val = MB_SERVER_READ_REG_SHORT([index], [byte_swap])
Val = MB_SERVER_READ_REG_FLOAT([index], [byte_swap], [word_swap])
Val = MB_SERVER_READ_REG_DOUBLE([index], [byte_swap], [word_swap], [long swap])

从位寄存器读取

val = MB_SERVER_READ_BIT([index])

从输入寄存器读取

Val = MB_SERVER_READ_INREG_LONG([index], [byte_swap], [word_swap])
Val = MB_SERVER_READ_INREG_SHORT([index], [byte_swap])
Val = MB_SERVER_READ_INREG_FLOAT([index], [byte_swap], [word_swap])
Val = MB_SERVER_READ_INREG_DOUBLE([index], [byte_swap], [word_swap], [long swap])

从输入位寄存器读取

 val = MB_SERVER_READ_INBIT([index])

有效参数

参数	有效输入
Index	从0到可用的寄存器数。
Byte_swap	1 or 0 (True/False)
Word_swap	1 or 0 (True/False)
Long_swap	1 or 0 (True/False)

写

• 以下功能将数据写入不同类型的寄存器。
• 当发生写入错误时，功能将在消息日志中写入[功能名称] +“错误代码”+ [错误代码]。

写入寄存器

Val = MB_SERVER_WRITE_REG_LONG([index],[new value],[byte swap], [word swap])
Val = MB_SERVER_WRITE_REG_SHORT([index],[new value],[byte swap])
Val = MB_SERVER_WRITE_REG_FLOAT([index],[new value],[byte swap], [word swap])
Val = MB_SERVER_WRITE_REG_DOUBLE([index],[new value],[byte swap], [word swap], [long swap])

写入位寄存器

val = MB_SERVER_WRITE_BIT([index],[new value])

写入输入寄存器

Val = MB_SERVER_WRITE_INREG_LONG([index],[new value],[byte swap], [word swap])
Val = MB_SERVER_WRITE_INREG_SHORT([index],[new value],[byte swap])
Val = MB_SERVER_WRITE_INREG_FLOAT([index],[new value],[byte swap], [word swap])
Val = MB_SERVER_WRITE_INREG_DOUBLE([index],[new value],[byte swap], [word swap], [long swap])

写入输入位寄存器

val = MB_SERVER_WRITE_INBIT([index],[value])

有效参数

参数	有效输入
Index	从0到可用的寄存器数
New value	写入的值必须来自适当的类型
Byte_swap	1 or 0 (True/False)
Word_swap	1 or 0 (True/False)
Long_swap	1 or 0 (True/False)

错误代码

错误	含义
-1	索引无效
-2	本地服务器的地址空间尚未映射
-3	无法抓取寄存器互斥
-4	无法释放寄存器互斥

客户端组件

---

读

• 以下功能从REMOTE modbus服务器中的不同类型的寄存器读取变量。
• 读取值从适当的类型（long/double）插入到现有变量中。
• 成功时，函数返回0或失败时返回错误代码（不为0）。

从保持寄存器读取

Val = MB_CLIENT_READ_REG_LONG([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr])
Val = MB_CLIENT_READ_REG_SHORT([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr])
Val = MB_CLIENT_READ_REG_FLOAT([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr])
Val = MB_CLIENT_READ_REG_DOUBLE([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr])

从位寄存器中读取

val = MB_CLIENT_READ_BITS ([handle],[deviceID],[addr],[num of bits],[dest arr ptr])

从输入寄存器中读取

Val = MB_CLIENT_READ_INREG_LONG ([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr]) 
Val = MB_CLIENT_READ_INREG_SHORT([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr])
Val = MB_CLIENT_READ_INREG_FLOAT([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr])
Val = MB_CLIENT_READ_INREG_DOUBLE([handle],[deviceID],[addr],[dest ptr])

从输入位寄存器读取

val = MB_CLIENT_READ_INBITS ([handle],[deviceID],[addr],[num of bits],[dest arr ptr])

有效参数

参数	有效输入
Handle	客户端的唯一标识符（在客户端创建时收到）
DeviceID	远程服务器（从站）的设备ID
Addr	要从中读取的寄存器的索引
Num of bits (Reading bits)	要读取的位数
dest ptr / dest arr ptr	用于存储读取数据的变量。 读取位时，必须是适当大小的长整数（> =位数）

写

• 以下功能将数据从现有变量写入REMOTE modbus服务器中的不同类型的寄存器。
• 成功时，函数返回0或失败时返回错误代码（不为0）

写入寄存器

Val = MB_CLIENT_WRITE_REG_LONG([handle],[deviceID],[addr],[src ptr])
Val = MB_CLIENT_WRITE_REG_SHORT([handle],[deviceID],[addr],[src ptr])
Val = MB_CLIENT_WRITE_REG_FLOAT([handle],[deviceID],[addr],[src ptr])
Val = MB_CLIENT_WRITE_REG_DOUBLE([handle],[deviceID],[addr],[src ptr])

写入位寄存器

val = MB_CLIENT_WRITE_BIT([handle],[deviceID],[addr],[src ptr])

有效参数

参数	有效输入
Handle	客户端的唯一标识符（在客户端创建时收到）
DeviceID	远程服务器（从站）的设备ID
Addr	寄存器开始写入的索引
src ptr	存储要写入的数据的变量。 这必须是合适的变量类型

读和写总结

 

Modbus配置器

背景

概述

Modbus通信脚本生成器(Modbus Configurator)是一种工具，可将您的softMC应用程序变量映射到Modbus标签。

注意: 从HMI的角度定义了标签访问。 也就是:

• 读取访问 变量由softMC写入Modbus地址空间。
• 写入访问 变量由softMC从Modbus地址空间读取。

您可以定义变量是否具有读取访问权限或写访问权限。 目前，不可能将变量定义为具有读访问权限和写访问权限。 但是，通过在HMIMBMAP.LIB中生成的特殊例行程序，系统启动时，所有写访问变量都可以被softMC一次写入(见下节）。

MCMB配置器创建三个文件:

• HMIMBMAP.LIB 和HMIMBMAP.PRG文件是用于启动softMC任务的MC-Basic脚本。 这些是默认文件名，可以更改，但必须保留8.3格式。 根据访问类型，此任务可无限循环读取/写入Modbus标签。
• 可以由HMI开发环境（如JMobile Studio或Indusoft）使用的.CSV格式文件自动导入Modbus标签。 您可以通过选择将生成.csv文件的各种Python脚本来定义HMI开发环境。

变量映射

• 要映射到Modbus标签的变量必须通过common Shared声明定义为全局变量。
• 为了映射变量，程序必须加载到softMC中。

开始

1. 启动Modbus配置器：从ControlStudio工具栏中选择Tools > Modbus Configurator，将显示Modbus Configurator工具。
2. 从顶部菜单中选择Connection > Setting。
3. 输入MC的IP和端口（默认连接端口为5001），然后单击OK。
4. 从顶部菜单中选择Connection > Connect。
5. 配置Modbus地址空间
   1. 从顶部菜单中选择Modbus Comm. Settings。
   2. 在General选项卡中，选择适当的python脚本。
   3. 在Registers选项卡中，输入每种类型所需的寄存器数量，寄存器的偏移量（可选）。
      • 注意: 最大寄存器号为65536。
   4. 在Connections选项卡中，添加服务器连接（TCP / RTU）。
   5. 点击 OK.
6. 映射你的变量
   • 一旦将Modbus Configurator连接到softMC，就可以降使用所有全局变量的完整列表进行更新。双击变量会自动将它们连续地映射到Modbus标签。Modbus地址和数据类型自动显示在表格中，以及存储数据的Modbus地址空间区域（默认值：保持寄存器）。
   • 如果映射变量定义为CONST，则其访问类型将自动设置为"读"。在这种情况下，无法更改访问类型。 “读访问变量只能由HMI读取;因此，softMC只将其写入Modbus地址空间。
   • 如果映射变量未定义为CONST，则会自动显示"写入"访问。 双击访问类型，在读取访问和写入访问之间切换变量，从而确定变量将被softMC读取或写入。

 

生成和使用脚本

完成映射变量并定义访问类型后，必须保存当前配置的快照才能生成Modbus处理脚本。

1. 单击Files，然后单击Save As。

映射保存在.mbas文件中。

如果在保存.mbas文件后进行更改，状态栏中的MBAS文件指示灯将亮起。

2. 要生成产品文件，请单击Generate。

日志窗口将显示成功消息。

在保存.mbas文件时，您选择的目标文件夹中创建了产品文件。

文件HMIMBMAP.LIB和HMIMBMAP.PRG将在ControlStudio中自动打开。

 

使用Modbus处理脚本

1. 使用ControlStudio文件管理器，将HMIMBMAP.LIB和HMIMBMAP.PRG复制到softMC。

注意:在加载和使用这些文件之前，必须加载应用程序，并且所有映射的变量必须存在于softMC内存中。

1. 使用ControlStudio终端，加载库HMIMBMAP.LIB:

Load HMIMBMAP.LIB

由于HMIMBMAP.PRG导入此库，因此不得在全局加载。 该代码可以在任何合适的地方执行。

2.验证库是否已成功加载:

?tasklist

3. 通过加载程序启动Modbus通信任务:

Load HMIMBMAP.PRG

HMIMBMAP.PRG被定义为Program Continue，因此它在加载后自动启动，并且不需要显式的StartTask命令。

当然，HMIMBMAP.PRG只能在加载HMIMBMAP.LIB之后加载和执行。 因此，您应该将以下代码添加到AUTOEXEC.PRG或其它合适的地方：

Load HMIMBMAP.LIB
Load HMIMBMAP.PRG

HMIMBMAP.PRG说明

代码:

import HMIMBMAP.LIB
Program Continue
	dim retVal as long = 0
	retVal = Init_Modbus
	while 1
		retVal = Read_Modbus_Registers
		retVal = Write_Modbus_Registers
		sleep 1
	end while
End Program

函数Init_Modbus,Read_Modbus_Registers和Write_Modbus_Registers在HMIMBMAP.LIB中实现，它由Python脚本自动生成。

函数Init_Modbus启动Modbus服务器，然后将所有写入访问变量（即由softMC从 Modbus地址空间读取的所有变量）写入Modbus地址空间。 此功能允许您在HMI / PLC连接到 之前将系统设置为初始化的Modbus地址空间。 HMI / PLC可以读取地址空间并相应地进行初 始化。

函数Read_Modbus_Registers和Write_Modbus_Registers被无限循环调用。 Read_Modbus_Registers读取HMI / PLC写入的所有标签，并用新值更新写访问变量， 而Write_Modbus_Registers则相反。

HMI IDEs and .CSV Files

MCMB 配置器文件生成的.csv文件中的每行都保存有关单个变量的数据，例如Modbus 地址或数据类型。

该数据可以由HMI IDE用于导入Modbus标签并将其与HMI功能相关联。

不同的制造商IDE使用不同的.csv格式化; 因此，使用各种Python脚本来创建适合特定制造 商IDE的特定的.csv文件。

JMobile Studio

Python脚本: JMobile_csv.py

默认目标.csv文件名: JMobile_HMI.csv (user-definable)

要导入标签，请在JMobile Studio中执行以下步骤。

定义协议

1. 在ProjectView窗格中，选择Protocols。

2. 点击蓝色的+号

3. 从列表中选择Modbus TCP。

4. 在Modbus TCP配置窗口中，定义:

IP地址：设置您的softMC的IP地址。

PLC型号：选择通用Modbus（基于0），表示softMC Modbus服务器从0开始寻址标签。

单击 OK.

 

导入标签

1. 在ProjectView窗格中，选择Tags。

2. 从列表中选择以前定义的Modbus TCP协议。

3. 点击Import Tags按钮。

4. 打开生成的文件JMobile_HMI.csv。

5. 选择要添加到项目的标签，然后单击 Import tags按钮。

 

AdvancedHMI

AdvancedHMI是一个开源项目（http://www.advancedhmi.com/），它作为Visual Basic项目 下载。 然后，您可以打开项目，添加小部件，编译并运行它。

1. 将ModbusTCPCom拖放到MainForm.vb [Design]中。

2. 驱动程序出现在屏幕的底部（绿色圈出）。

单击驱动程序，然后使用属性窗格（红色圈出）设置Modbus服务器的IP地址。

例如，将DigitalPanelMeter和MomentaryButton拖放到MainForm.vb [Design]中。

3. 对于这两个小部件，使用“属性”窗格设置与softMC应用程序的变量相关联的Modbus地址。

注意:

MC Modbus服务器寻址从40000开始。

AdvancedHMI Modbus客户端寻址从'40001开始。

字母L为地址前缀

4. 保存项目（Ctrl + S）。

5. 生成项目（Ctrl + Shift + B）。

6. 运行项目（F5）。