Modbus TCP通信客户端指令块 MB_CLIENT使用介绍

S7-1200 Modbus TCP 通信客户端指令块 MB_CLIENT
https://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/s7-1200_plc_easy_plus/11-Comm/01-Ethernet/04-Modbus_TCP/01-Modbus_TCP_V4/01-Client.html
Modbus 块 "MB_CLIENT" 的背景数据块中的 "MB_UNIT_ID" 有什么功能？
https://support.industry.siemens.com/cs/cn/zh/view/102420337
S7-1200 MODBUS TCP 通信多请求处理
https://www.ad.siemens.com.cn/productportal/prods/s7-1200_plc_easy_plus/11-Comm/01-Ethernet/04-Modbus_TCP/03-Modbus_TCP_Multi_Request.htm#b
注意：
对于一般的支持 Modbus TCP 设备，可能无法在其设备手册中查找到诸如 40001、30001 这种数据地址，而是以功能码 + 十六进制数形式的变量地址，这样有两种处理办法：
方法 1：将功能码 + 100 作为 MB_MODE，十六进制地址数转化为十进制数作为 MB_DATA_ADDR。例如 0x03 功能码，地址 0x00FF，这样就是 MB_MODE = 103， MB_DATA_ADDR = 255。
方法 2：通过判断功能码决定是读是写，决定 MB_MODE 为 0 读还是 1 写（2 写比较特殊，只用于不支持 5、6 号功能码的设备），然后将十六进制地址数转化为十进制数，然后对于不同的功能码，十进制数增加不同的偏移量，对于功能码 1、5、15 偏移量为 1，对于功能码 2 偏移量为 10001，对于功能码 3、6、16 偏移量为 40001（对于超过 9999 的地址，偏移量为 400001），对于功能码 4 偏移量为 30001。同样以 0x03 功能码，地址 0x00FF 为例，因为是读，所以 MB_MODE = 0， 0x00FF 转换为十进制为 255，加上偏移量 40001 就是 40256，这样 MB_DATA_ADDR = 40256。

注意：
对于本例来说，伙伴是另一个 S7-1200，实际上也可以换做任意支持 Modbus TCP 服务器的设备，只需要在参数引脚设置合适值，并且在 CONNECT 设置正确的通信参数即可。
如果 S7-1200 作为 Modbus TCP 客户端需要同时连接多个 Modbus TCP 服务器，那么需要使用多个 MB_CLIENT，每个 MB_CLIENT 需要使用不同的背景数据块，并且每个 MB_CLIENT 需要使用不同的 CONNECT 参数，尤其是里面 ID，一定不能重复。每个连接占用一个开放式用户连接，每个连接都是独立的，所以可以同时调用触发不同的 MB_CLIENT。
如果一个 Modbus TCP 连接里面有多个通信作业，例如有读有写，或者需要读不同的区域等，那么如果每个作业调用一次 MB_CLIENT ，每次调用必须使用相同的背景数据块，CONNECT 也使用相同的参数，这些块可以同时调用但是不能同时触发 REQ，方法具体可以参考文档。
如果 S7-1200 作为 Modbus TCP 客户端需要通过 Modbus TCP 转 Modbus RTU 网关，连接多个 Modbus RTU 从站，那么这只相当于使用了一个 Modbus TCP 连接，即与网关的连接，如果每个从站调用一次 MB_CLIENT，那么每次调用必须使用相同的背景数据块，CONNECT 也使用相同的参数，这些块可以同时调用但是不能同时触发 REQ，每个不同的从站的背景数据块中使用不同的 "MB_Unit_ID" 值，这个值使用 Modbus RTU 从站站号，具体可以参考下面的常见问题，编程方法可以参考文档。

MB_CLIENT 指令的背景数据块中的 "MB_Unit_ID" 有什么功能？
S7-1200 CPU 作为 Modbus TCP 客户端与 Modbus TCP 服务器通信，当尝试访问比 Modbus TCP 服务器更低端的串行子网中的设备，会有报错 "无法建立连接"。
这种情况下， Modbus TCP 服务器作为 Modbus RTU 协议中的网关，"MB_Unit_ID" 参数相当于 Modbus RTU 协议中的从站地址。
Modbus TCP 客户端直接向 Modbus TCP 服务器发送请求，Modbus TCP 服务器通过识别 "MB_UNIT_ID" 参数，将请求转发到从站设备。
在 S7-1200 项目中，选择系统块，双击打开 MB_CLIENT 指令的背景数据块“MB_CLIENT_DB”, 在静态变量 Static 下可以找到 MB_Unit_ID (默认起始值 16#FF，即十进制 255)。如图 11 所示。
注意：如果 Modbus TCP 服务器无法更改 Device Id 的值, 则修改 S7-1200 项目中 MB_Unit_ID 数值， 使双方的参数一致，才可以进行数据交换。

单独的客户机连接需要遵循的规则：

1. 每个“MB_CLIENT”连接需要使用一个不同的背景数据块；
2. 每个“MB_CLIENT”连接必须指定一个服务器 IP 地址；
3. 每个“MB_CLIENT”连接必须指定一个唯一的连接 ID；
4. 是否需要唯一的 IP 端口号取决于服务器组态；
   连接 ID 和背景数据块组合成对，对每个连接来说，组合对都是唯一的。

对于多请求处理，有两种方法：
方法一：如果 TCP 连接充裕，可以建立多个不同的连接发送请求，即每个请求使用一个独立的连接，调用独立的“MB_CLIENT”功能块，具体操作参考“Modbus TCP”部分，链接。
通过不同的连接发送多个请求，“MB_CLIENT”功能块多次调用，但是需要使用不同的背景数据块，不同的 ID 号和不同的端口号。
方法二：通过公共的连接发送多个请求
这个方法适合 CPU 访问一个 Modbus TCP 服务器，但是有多个作业的情况，例如有读也有写，或者读多个区域等。
通过公共的连接发送多个请求，“MB_CLIENT”功能块多次调用，但是需要使用相同的背景数据块，连接 ID 号，IP 地址和端口号，根据需要修改模式、地址、长度、指针等。
在任意时间，只能有一个 MB_CLIENT 请求处于激活状态，在一个请求完成执行后，下一个请求再开始执行，轮循处理。
方法二特例：MODBUS TCP 客户端访问网关后的多个 MODBUS RTU 从站
这个方法适合 CPU 通过 Modbus TCP 转 Modbus RTU 网关，访问网关后多个 Modbus RTU 从站数据。CPU 仅仅和网关建立一个 Modbus TCP 连接，就可以访问多个站的数据。
通过公共的连接发送多个请求，“MB_CLIENT”功能块多次调用，但是需要使用相同的背景数据块，连接 ID 号，IP 地址和端口号。参数“ MB_Unit_ID ” 使用不同的值，根据需要修改模式、地址、长度、指针等。
在任意时间，只能有一个 MB_CLIENT 请求处于激活状态，在一个请求完成执行后，下一个请求再开始执行，轮循处理。

四.编程

1. 新建 FB
   如图 5 所示，新建 FB，命名为 Comm，在静态变量中增加参数。
   
   图 5. 设置 FB 参数
   参数含义参见表 1：
   表 1. FB 接口参数含义
   参数 含义
   statStep 步骤号
   instClient MB_CLIENT 多重背景
   statReq MB_CLIENT 的实参，程序中会在需要时修改其值
   statMode
   statAddr
   statLen
   statPtr
   statConn 连接参数，具体含义参见链接文档
   statRead 读取到的数据
   statWrite 待写入的数据
2. 编写轮循功能
   如图 6 所示，例子中使用 SCL 的 CASE OF 方式编写轮询程序，SCL 的 CASE OF 指令编写顺控可以参考链接：文档。
   思路如下：
   步骤 0：等待连接建立，当连接建立则跳转到步骤 1。
   步骤 1：设置读取参数，触发读取，当读取正常后，将读取到的数据存入指定数据区，然后跳转到步骤 2，如果故障则跳转到步骤 100。
   步骤 2：设置写入参数，将待写入数据送入指定区域，触发写入，当写入正常后，跳转到步骤 1，如果故障则跳转到步骤 100。
   步骤 100：当故障消失，则跳转到步骤 0。
   如果有更多的读写需要，可以建立更多的步骤。
   
   以下程序的源文件压缩包链接：源文件。将压缩包下载解压缩后，得到文件“Comm.scl”，然后在 TIA Portal 项目中导入即可使用，导入源文件方式参见链接：文档。
   以下例程仅供参考。读者如欲采纳，风险自担。

四.编程

1. 新建 FB
   如图 10 所示，新建 FB，命名为 CommUnitId，在静态变量中增加参数。
   
   图 10. 设置 FB 参数
   参数含义参见表 2：
   表 2. FB 接口参数含义
   参数 含义
   statStep 步骤号
   instClient MB_CLIENT 多重背景
   statReq MB_CLIENT 的实参，程序中会在需要时修改其值
   statMode
   statAddr
   statLen
   statPtr
   statConn 连接参数，具体含义参见链接文档
   statRead1 1 号站读取到的数据
   statRead2 2 号站读取到的数据
   2.编写轮循功能
   如图 11 所示，例子中使用 SCL 的 CASE OF 方式编写轮询程序，SCL 的 CASE OF 指令编写顺控可以参考链接：文档。
   思路如下：
   步骤 0：等待连接建立，当连接建立则跳转到步骤 1。
   步骤 1：设置读取参数，设置 MB_Unit_ID = 1，触发读取，当读取正常后，将读取到的数据存入指定数据区，然后跳转到步骤 2，如果故障同样跳转到步骤 2，如果连接中断则跳转到步骤 0。
   步骤 2：设置读取参数，设置 MB_Unit_ID = 2，触发读取，当读取正常后，将读取到的数据存入指定数据区，然后跳转到步骤 1，如果故障同样跳转到步骤 1，如果连接中断则跳转到步骤 0。
   如果有更多的读写需要，可以建立更多的步骤。
   以下程序的源文件压缩包链接：源文件。将压缩包下载解压缩后，得到文件“CommUnitId.scl”，然后在 TIA Portal 项目中导入即可使用，导入源文件方式参见链接：文档。
   以下例程仅供参考。读者如欲采纳，风险自担。