odbus TCP 服务器指令 MB_SERVER V5.0 新功能概述

如下图1所示服务器指令 MB_SERVER 从 V5.0 以后增加了三个新功能，分别为：

1. 访问数据块中的数据区域，而不是直接访问 MODBUS 地址
2. 过程映像区的读访问限制
3. 统计变量 NDR_immediate 和 DR_immediate

图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

新功能实验环境和内容

在本应用实例中，通过以下产品进行Modbus TCP服务器V5.0新功能编程，实现了访问1217C CPU 中数据块的数据区域以及限制对1217 CPU过程映像区的读访问。

软件：

TIA Professional V16
Modbus Poll

硬件：

CPU1217C DC/DC/DC V4.4

新功能通信程序

1、指令调用及参数分配

1.1、打开 TIA Portal V16软件，新建一个项目命名为 "ModbusTCP V5.0"，在项目中添加CPU1217C DC/DC/DC V4.4，为以太网接口新建一个子网并设置 IP地址为 "192.168.0.1"，如下图 3 所示。

图2. 分配IP地址

1.2、在 OB1组织块中添加Modbus TCP Server功能块 "MB_SERVER"，软件将提示会为该 FB块增加一个背景数据块，本例中为 DB1"MB_SERVER_DB"，如下图3所示。

图3. 指令创建

2、访问数据块中的数据区域

用户可访问数据块中的数据区域，而不用直接访问过程映像和保持性寄存器。在此情况下，必须禁用数据块的“优化块访问”(Optimized block access) 属性，并且该属性不得单独存在于装载存储器中。

2.1、创建标准数据块，DB10（Area 1 for Input）、DB11（Area 2 for Input Register）、DB12（Area 3 for Holding Register）、DB13（Area 4 for Holding Register）如下图 4 所示。并修改数据块属性为标准访问数据块，如下图5所示。

图4. 创建数据块

图5. 数据块属性

2.2、分配数据区域及注意事项

• 用户最多可在不同数据块中定义八个数据区域，每个数据块只能包含一个数据区域。单个MODBUS 请求只能对恰好一个数据区域进行读写操作。每个数据区域对应于一个 MODBUS 地址区域。可以在MB_SERVER背景数据块的静态变量中"Data_Area_Array"中定义数据区域。
• 如果要使用的数据区域不到八个，则所需数据区域必须紧密相连，没有间隙。在处理过程中，数据区域中的第一个空白条目会终止数据区域搜索。例如，如果已定义字段元素 1、2、4 和 5，由于字段元素 3 留空，则"Data_Area_Array"只会识别字段元素 1 和 2。
• 如果 MODBUS 请求到达时尚未定义相应功能代码的 MODBUS 数据类型的数据区域，请求会按之前的指令版本处理，即直接访问过程映像和保持性寄存器。如果已为功能代码的 MODBUS 数据类型定义了数据区域，则指令 MB_SERVER 可对该数据区域进行读写操作。具体是读操作还是写操作取决于作业类型。如果有两个区域都是03呢，是否会读写搞混了？测试一下功能码1和15可以放在2个功能区吗，并且起始地址和长度一样
• 单个 MODBUS 请求只能对一个数据区域进行读写操作。如果要读取覆盖多个数据区域的保持性寄存器，则需要多个 MODBUS 请求。

Data_Area_Array 字段包含八个元素：Data_Area_Array[1] 到 Data_Area_Array[8]，每个字段元素 Data_Area_Array[x]（其中 1 <= x <= 8）都是 MB_DataArea 类型的 UDT，结构如下表1。

表1：Data_Area_Array结构

参数	数据类型	含义
data_type	UInt	映射到此数据区域的 MODBUS 数据类型的标识符： • 0：空字段元素或未使用数据区域的标识符。此时，db、start和length的值无效。 • 1：过程映像输出（与功能代码 1、5 和 15 一起使用） • 2：过程映像输入（与功能代码 2 一起使用） • 3：保持寄存器（与功能代码 3、6 和 16 一起使用） • 4：输入寄存器（与功能代码 4 一起使用）
db	UInt	映射的数据区编号，该DB必须是非优化DB
start	UInt	映射到数据块中的首个 MODBUS 地址，从0开始
length	UInt	Bool数（对于data_type 1或者2），Word数（data_type 3或者4）

本例中使用了4个区域，进入MB_SERVER背景数据块DB1“MB_SERVER_DB”的静态变量中Data_Area_Arry，分别为区域1访问输入位、区域2访问输入字、区域3访问保持寄存器、区域4访问保持寄存器、区域5~8保持默认为0，如下图6所示。

图6. 数据区域

2.3、仿真软件设置，如下图7-8所示。

图7. 通信配置

图8. 读写配置

2.4、测试结果，如下图9所示。

图9. 测试结果

3、过程映像区的读访问限制

对于 MB_SERVER 指令V5.0及以上版本，用户可在过程映像输入中定义一个区域，在过程映像输出中定义一个区域，方便远程 MODBUS 设备 进行读访问。随后，远程 MODBUS 设备便不能对超出这些过程映像区域的地址进行读访问。

背景数据块的以下静态变量定义了过程映像中的读取区域：

• QB_Read_Start：可由远程 MODBUS 设备读取的过程映像输出中的第一个字节的地址（应用于功能代码 1）
• QB_Read_Count：可由远程 MODBUS 设备读取的过程映像输出中的字节数（应用于功能代码 1）
• IB_Read_Start：可由远程 MODBUS 设备读取的过程映像输入中的第一个字节的地址（应用于功能代码 2 和 4）
• IB_Read_Count：可由远程 MODBUS 设备读取的过程映像输入中的字节数（应用于功能代码 2 和 4）

下表2介绍了指令 MB_SERVER 背景数据块中的上述静态变量，可用于定义过程映像中的读区域。为确保完整性，表格中还列出了自版本 V4.2 起，用于定义过程映像中的写区域的静态变量（QB_Start 和 QB_Count）。

表2 读访问限制变量

变量	数据类型	默认值	说明	版本
QB_Start	UInt	0	CPU 可写入的输出字节的起始地址	V4
QB_Count	UInt	65535	CPU 可写入的输出字节的字节数。 如果 QB_Count = 0，则CPU 的输出字节均无法写入。	V4
QB_Read_Start	UInt	0	CPU 可读取的输出字节的起始地址	V5
QB_Read_Count	UInt	65535	CPU 可读取的输出字节的字节数。 如果 QB_Read_Count = 0，则CPU 的输出字节均无法读取。	V5
IB_Read_Start	UInt	0	CPU 可读取的输入字节的起始地址	V5
IB_Read_Count	UInt	65535	CPU 可读取的输入字节的字节数。 如果 IB_Read_Count = 0，CPU 的输入字节均无法读取。	V5

3.1、本例中定义过程映像中读取区域如下图9所示，输出过程映像写访问权限QB0~QB9，输出过程映像读访问权限QB10~QB19，输入过程映像读访问权限IB20~IB29。

图9. 过程映像区域设定

3.2、仿真软件设置，如下图10所示。

图10. 通信设置

3.3、测试结果

图11. 读取Q区数据

图12. 读取I区数据

4、统计变量 NDR_immediate 和 DR_immediate

指令 MB_SERVER（自指令版本 V5.0 起）的背景数据块中含有统计变量 NDR_immediate 和 DR_immediate。

表3：NDR_immediate 和 DR_immediate。

变量	数据类型	默认值	说明
NDR_immediate	Bool	False	与参数 NDR（新数据就绪）含义相同。MB_SERVER 在处理 Modbus TCP 写请求的同一调用中更新"NDR_immediate"。
DR_immediate	Bool	False	与参数 DR（数据读取）含义相同。MB_SERVER 在处理 Modbus TCP 写请求的同一调用中更新"DR_immediate"。