自由口 Modbus RTU 从站

一句话：用西门子 CM PtP（点对点）串口模块的自由口（Freeport）模式， 配合 Send_P2P / Receive_P2P 指令，在 S7-1200 / S7-1500 上用纯 SCL 自己实现一个 Modbus RTU 从站。不调用西门子自带的 Modbus 指令，导入源码即可用。

适用模块

• S7-1200：CM 1241 RS422/485（6ES7241-1CH32-0XB0）
• S7-1500：CM PtP RS422/485 BA（6ES7540-1AB00-0AA0）或 HF 版本

两个平台用的是同一套 PTP 指令，源码与组态方式完全一致，换模块时只需改一个参数—— 硬件标识符。本源码已在 S7-1200 + CM 1241（RS485 两线制）上实测可用； S7-1500 + CM PtP RS422/485 BA 的用法完全相同。

一、文件清单

下载包里共 4 个文件，分两种用途，别拿错：

为什么导入要用 _GB2312 版？
块名和全部变量名都是中文。中文源文件导入博图必须走 GB2312 / ANSI 编码， 用 UTF-8 中文版会乱码，严重时丢变量。主版本只用来阅读和留档，本来就不该直接导入。

为什么 CRC16校验 单独成文件？
它是从站与主站共用的辅助 FC——从站用它算应答帧、主站用它算请求帧，两边必须逐字一致。 拆开后一个工程里只导一次；若两个 FB 各自带一份，导入第二个源文件时同名 FC 会冲突 （TIA 报「块已存在」）。

二、导入步骤

1. 先导共享 FC：项目树 → 外部源文件 → 添加 CRC16校验_GB2312.scl → 右键 → 从源生成块，得到 CRC16校验(FC)。

   若这个工程里已经导过本套代码的主站块，FC 已存在，这一步跳过（别重复导）。

2. 项目树 → 外部源文件 → 添加新的外部源文件 → 选 modbus_自由口从站_GB2312.scl。
3. 在该源文件上右键 → 从源生成块 → 生成 1 个块：modbus_自由口从站(FB)。
4. 不要先手动新建同名块，会冲突。
5. 在全局 DB 里声明五块数据区（大小必须和下面一模一样，VAR_IN_OUT 的数组长度是硬匹配的）。
6. 在 OB1（或循环中断 OB）里调用，每扫描周期执行一次。

全局 DB 声明

读数据     : Array[0..1999] of Word;
写数据     : Array[0..1999] of Word;
输入寄存器 : Array[0..1999] of Word;
线圈       : Array[0..1999] of Bool;
离散输入   : Array[0..1999] of Bool;

OB1 里调用

"modbus_自由口从站_DB"("硬件标识符" := 269,      // 换成你模块的实际值
                      "从站号"     := 1,
                      "起始地址"   := 0,
                      "超时时间"   := T#2s,
                      "使能"       := TRUE,
                      "读数据"     := "Modbus数据".读数据,
                      "写数据"     := "Modbus数据".写数据,
                      "输入寄存器" := "Modbus数据".输入寄存器,
                      "线圈"       := "Modbus数据".线圈,
                      "离散输入"   := "Modbus数据".离散输入);

五个 VAR_IN_OUT 实参必须都传——VAR_IN_OUT 没有默认值。

三、内存模型与地址映射

五块数据区都通过 VAR_IN_OUT 从全局 DB 传进来，地址一律从下标 0 开始，范围 0..1999。

地址基准（最容易踩的一个坑）

本块用的是 Modbus 协议地址，从 0 开始。

组态软件里填 40001 这类「PLC 地址」时，要么把地址基准改成 0 基， 要么把本块的 起始地址 参数设成 1 做整体偏移。

字节序

Modbus 寄存器在线路上是高字节先发。本块用 TIA 的片段访问取字节：

#发送报文[3 + #循环 * 2] := #读数据[i].%B1;   (* 高字节先发 *)
#发送报文[4 + #循环 * 2] := #读数据[i].%B0;   (* 低字节后发 *)

⚠ %B0 是低字节、%B1 是高字节——和 S7 绝对地址 MB0/MB1 的大端顺序正好相反。这是 TIA 片段访问独有的约定，按老习惯写会把整台设备的数值都搞错位 （0x1234 变成 0x3412）。

四、功能码速查

上限都是 Modbus 规范值，不是随手定的——因为一帧 RTU 最长 256 字节，取到上限时帧长恰好 255 字节。

• 位打包规则：同一字节内「地址小的在低位」。线圈 0 → byte0 的 bit0，线圈 8 → byte1 的 bit0，以此类推。
• FC05 的值只认两个：0x0000（断开）或 0xFF00（闭合）。 填别的（比如常见误填的 0x0001）一律回异常 03。

一个要留意的取舍：保持寄存器分「读」「写」两块

为了方便「PLC 自己填的数据」和「主站下发的数据」分开放、互不干扰，保持寄存器区故意分成两块。代价是：

主站用 FC06/FC16 写进 写数据[5] 的值，用 FC03 读地址 5 是读不到的——FC03 读的是 读数据[5]。
这是工程上的取舍，不符合标准 Modbus 语义。需要读写回环的场合，请用线圈区（FC01/FC05/FC15 共用同一片 线圈），它是真正读写同址的。

五、参数速查

输入参数

输出参数

校验信息 看「现在健不健康」（成功清零）， 坏帧计数 / 异常计数 看「历史上出没出过事」（只增不减）。 只看前者会漏掉偶发错误，只看后者不知道现在恢复没有。

六、诊断码表（校验信息）

异常响应

永远静默丢弃、不回异常帧的四种情况（规范要求）：

1. CRC 错——线路上本来就有干扰，再回一帧只会让总线更乱；
2. 站地址不是本机（也不是广播）——同一条 485 上挂多台从站时这是常态，回错误帧会撞坏别家的应答；
3. 帧长不足 4 字节——连最短的合法帧都不到；
4. 收到功能码 ≥ 0x80 的帧——那是「应答帧」，不该出现在从站门口。多半是 485 的 A/B 接反形成自环回， 或者总线上还挂着另一个主站。

发送时序：为什么「应答慢一拍」

扫描 k    ：收到请求 → 解析 → 组好应答帧，置"发送待发"
扫描 k+1  ：启动 Send_P2P（REQ 单扫描脉冲）
扫描 k+n  ：DONE 到，解锁，可以收下一帧

故意隔一个扫描周期：RS485 半双工，刚收完帧收发器还在收态，同一个扫描里就怼着发， 方向切换来不及，头几个字节容易被削掉。隔一个扫描（OB1 里通常几毫秒）最省事又够用。

七、CM PtP 模块组态要点（少一样都通不了）

1. 设备组态 → 端口 改成「自由口（Freeport）」，波特率跟主站一致。
2. 数据格式：8 数据位 + 偶校验 + 1 停止位（Modbus RTU 标准）。
3. 接收结束判据：必须选「字符间延时」，值按 ≈3.5 个字符时间折算：

   波特率	建议值
   9600	4 ms
   19200	2 ms
   38400	1 ms
   115200	1 ms（最小值）

   选「收到 N 个字符」或「收到指定字符」都会把 Modbus 帧切碎（表现为诊断码 6103）。

   关于「消息结束」两种判据的实测结论：
   「通过消息超时识别消息结束」（如 200ms）也能正常工作——代价是 NDR 固定迟到 一个消息超时周期，主站的应答超时必须大于「消息超时 + 从站应答时间」。
   「通过字符间超时识别消息结束」是 Modbus 标准分帧方式（帧内间隙 < 判据、帧间静默 > 判据）， NDR 即到即交，推荐。两者都不该把 Modbus 帧切碎；若缓冲里只剩帧尾几个字节， 说明帧头在线路上就丢了，优先查适配器 / 接线，而不是改判据。

4. 硬件标识符：设备组态 → 属性 → 系统常数里查，填十进制数。
5. RS485 两线制 A/B 别接反。接反的表现正是诊断码 6105。

同一台 PLC 上一主一从，会不会冲突

指令层面：不会。西门子手册明确——「任何时刻，每个通信模块都只能有一条发送指令处于待定状态」。 这条限制是按模块算的，不是按 CPU 算的。两个 CM PtP 各有独立的 UART、独立的硬件标识符、 独立的背景数据块，主站的发送作业和从站的发送作业互不排队。

但一个模块不能同时演两个角色——这是物理层决定的，换角色得重新组态端口，运行中切不了。

要真正「不冲突」，有 6 处必须做到位：

唯一真正的冲突源是第 3 条：若两个 CM PtP 的 A/B 接到同一根总线上，主站发的请求本机从站也会收到； 一旦站号撞车，本机从站和远端从站会同时驱动总线，波形互相抵消，双方都收到坏帧。
正确做法：主站一条线、从站一条线，两网电气隔离。只想拿一块 PLC 自测主从对接是可以的， 但那条线上只能有这两个节点，且本机从站号必须是远端从站没用的号。

八、常见问题排查

九、已知限制

• 诊断类功能码不支持：07 / 08 / 0B / 0C / 11 / 17。主站发这些会收到异常 01—— 这是规范允许的行为，不是 bug。
• 只做 RTU，不做 ASCII（Modbus ASCII 用 :/CRLF 定界、LRC 校验，是另一套东西）。
• 一个硬件标识符只能挂一个实例。要多从站地址共用一条串口，得改代码（按 接收报文[0] 分派到不同数据区）。
• 不做帧间隔计时：帧的结束交给 CM PtP 的硬件组态判断（见第七节），块里不自己数 3.5 个字符时间。
• 数据区规模固定 2000 点（由 VAR_IN_OUT 的数组声明决定）。要改小得同时改 FB 声明和全局 DB 声明， 另外程序体里那几处 2000 的边界判断也要一起改。

_最后更新：2026-10-07_