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西门子 S7-1200/1500 的 Modbus RTU 通信诊断分享

宣布日期：

2022-04-11

Modbus RTU 是一种串行通信协议，由于具有协议透明，实现本钱低，简单易用等诸多特点，至今仍然广泛应用在工业控制的各个领域。

为了通信可以恒久稳定的运行，并且可以在故障时可以实时处理和排查，特梳理此文，用做参考学习使用。

诊断事情以 S7-1200/S7-1500 PLC的串口通信模块上的指示灯开始：

1)模块本体集成 RX/TX LED 指示灯，用来指示串口通信模块的信息收发状态。

2)TX 代表发送，RX 代表接收，例如 CM PtP RS422/RS485 HF 通信模块的 LED 指示灯如图1所示。

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图1 LED指示灯

通过 RX/TX 指示灯的状态可以快速定位 Modbus RTU 通信故障，并且结合 Modbus RTU 通信指令状态代码，可以高效率地解决在现场中碰到的种种Modbus RTU 通信问题，故障诊断判断流程如图 2 所示。

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图2 通信故障的判断流程图

作为 Modbus 主站，当与从站设备通信不上时，触发主站指令后，视察串口通信模块的 TX 指示灯是否闪烁：

1）如果闪烁，则说明程序已经正确执行，此时如果 RX 不亮，则故障的判断偏向为接线或从站一侧。如果 RX 也闪烁，则捕获主站指令的状态代码，凭据代码的具体寄义排查故障原因；

2）如果串口通信模块的 TX 指示灯不闪烁，则说明程序并未正确执行，故障原因主要偏向为编程问题，检查初始化指令和主站指令是否编程正确，并捕获初始化指令和主站指令的状态代码，凭据代码的具体寄义排查故障原因。

作为 Modbus 从站，当与主站设备通信不上时，视察串口通信模块的 RX 指示灯是否闪烁：

1）如果闪烁，则说明可以接收主站发来的消息。在确认主站参数设置正确之后，故障主要判断偏向为从站的编程问题，检查初始化指令和从站指令是否编程正确，并捕获初始化指令和从站指令的状态代码，凭据代码的具体寄义排查故障原因；

2）如果串口通信模块的 RX 指示灯不闪烁，则说明模块并未接收到来自主站的任何消息，故障原因主要为接线或主站一侧，需检查接线是否正确、主站是否已乐成启动等问题。

捕获状态代码

由于 Modbus RTU 通信指令的状态代码仅连续一个扫描周期，直接在线监控无法实时看到，所以我们可以编写程序捕获代码。

捕获代码示例如图3所示。初始化指令、主站指令、从站指令均需捕获状态代码。

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图3 捕获代码

16#80C8

该代码寄义为：从站在设置时间内未响应，需要检查数据传输率、奇偶校验和从站的接线情况。

爆发该代码的可能原因：

①接线过失。

在主从站接线时，许多用户习惯性的将设备间的 A 与 A，B 与 B 相连，进而组成总线式 RS485 网络，其实，正确方法为凭据正负进行组网，应将设备间的正与正，负与负相连，因为并非所有设备的 A 为正，B 为负，如 CB1241 通信板，B 为正，A 为负，如图4所示。

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图4 CB1241 通信接线

16#81Ex

该代码均指向字符帧过失，如16#81EA：字符帧过短，16#81E2：字符帧过失。

爆发该代码的可能原因：

①? 字符帧设置过失。

依次检查起始位、数据位、奇偶校验位、数据传输速率和结束位个数的设置是否一致。

其中，结束位的个数是在初始化指令的配景 DB 块中进行设置，默认为1个停止位。如图5所示。

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图5 配景DB设置

② 字符间最大字符延迟时间 “ICHAR_GAP”

在 Modbus RTU 规约中， Modbus RTU 报文帧之间间隔不小于 3.5 个字符时间。如图6所示。

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图6 Modbus RTU 报文帧以及间隔

西门子串口通信模块默认 Modbus RTU 报文帧结束的默认条件为 3.5 个字符时间。

假设波特率为 9600 bit/s，1 个起始位，1 个停止位，8 个数据位，1 个校验位，则 3.5 个字符时间为（1/9600）*1000*11*3.5=4 ms，差别波特率，对应的字符时间差别。

如果因为同伴响应时间稍长、线路阻抗较大，或外界滋扰等问题，Modbus RTU 报文帧中的字符间延时凌驾 3.5 个字符时间，则 PLC 会误认为报文帧结束，但实际并未结束，进而爆发该类过失。

可以适当增大字符间最大字符延迟时间 “ICHAR_GAP”，制止该过失的爆发，如图7所示。

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图7 字符延迟时间

16#8280/16#8281

该代码寄义为：读取/写入模块时失败，请检查 Port 参数的输入。

爆发该代码的可能原因：

①?初始化指令 Port 管脚输入过失

初始化指令 Port 管脚应输入串口通信模块的硬件标识符，过失的硬件标识符将导致初始化失败。

②?未指定事情模式

应在初始化指令的配景 DB 块 Mode 参数中，指定串口通信模块的事情模式，模式 4 为半双工（RS485）两线模式，如图 8 所示，下载程序后断电重启生效。差别的 Mode 数值代表差别的事情模式，如表 1所示。

该设置仅适用于 Modbus（RTU）指令集，不适用 Modbus 指令集。

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图8 DB块模式

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表1 种种模式列表

总结：以上内容是针对经常泛起的 S7-1200/1500 Modbus RTU 通信故障的处理总结，更多内容接待与我们交流。

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