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PLC_OPEN 是工业自动化编程领域的一个标准， Codesys是德国3S 公司开发的软件系统平台，它是完整支持PLC_OPEN标准的软件系统平台（即IEC61131-3标准）。支持标准IL 、ST、 FBD 、LD、 CFC、 SFC 六种PLC编程语言，用户可以在同一项目中选择不同的语言编辑子程序，功能模块等。

目前许多公司的自动化控制器都是基于这个平台开发的，例如施耐德,倍福，ABB,易福门,派芬,和利时等。

使用Codesys编程实现Modbus Tcp Server的功能，方便了客户使用带以太网接口的控制器和HMI或PC的通讯。降低了客户的成本，增强了系统使用的灵活性。

Modbus Tcp 应用层协议及数据帧介绍

Modbus-TCP已成为当今开放的互联网标准之一，并为互联网标准的组织IETF(互联网工程任务委员会)认可。由于Modbus协议部分未经改动，众所周知的Modbus服务和对象模式依然有效，只是将它的作为传输层协议移植到TCP/IP上。

Modbus Tcp应用层的协议是独立于通讯媒介，根据客户/服务器原理组织的。客户发送请求帧来请求服务，服务器回应响应帧。请求帧和响应帧包含了参数和/或数据。在图 1中显示了标准Modbus Tcp帧格式。标准的Modbus通讯中从站地址和CRC校验的处理优先于功能码，但在Modbus Tcp中地址和校验由底层的Tcp协议完成。

Modbus Tcp和Modbus_RTU 在数据报文的结构上存在的差异是报文帧头由MBAP 替换了Slave ID。

MBAP由7个字节组成，并且出现在每个Modbus Tcp 信息帧的头部，这7个字节分别由Transaction Identifier（2个字节，传输标志），Protocol Identifier（2个字节，协议标志），Length（2个字节），Unit Identifier（一个字节，设备站号）。

图 1: 使用Modbus-TCP，命令和用户数据可不经任何修改而封装在TCP/IP的数据容器中

图 2: Modbus-TCP ADU在经过以太网TCP/IP协议封装之后的结构

1. 实现MODBUS_TCP SERVER 的硬件及软件配置

1.1该项目选择LTI 公司的MOTION ONE PAC控制器

（型号：LACP242,INTEL_ATOM CPU ,1.1GHZ）

硬件资源：ETHERNET 10/100M 接口，软件CODESYS2.3 软件平台(图3)

图3.Codesys2.3软件配置平台

1.2 选择3S公司CODESYS2.3软件平台内的TCP/IP通讯库函数SyslibSockets.lib ，同时主要使用到的功能函数如下：

1.3 MODBUS_TCP server的创建过程

创建MODBUS_TCP server的过程主要分为以下几个步骤：

1.3.1 TCP/IP Socket库文件的安装

在CODESYS2.3软件平台的library manager 栏目下添加SyslibSockets.lib。之后则可以正常调用以太网通讯函数。

1.3.2 申明各种通讯参数变量及数据结构,例如MODBUS_TCP SERVER IP地址及端口，收发数据的数组：

Var_Global

addressPointer:POINTER TO SOCKADDRESS;

address:SOCKADDRESS;

ip:STRING:='192.168.39.100'; （*控制器本体 IP 地址*）

……

port: WORD:=502; （*MODBUS-TCP 端口*）

objectArray:ARRAY[0..6] OF REAL;

tcp_connect_state:BOOL;（*TCP/IP连接状态字*）

protocol_id:INT; （*协议标志ID，modbus id=00 00*）

device_id:INT; （*设备站号ID*）

END_VAR

1.3.3 MODBUS_TCP SERVER 主程序说明。

主程序结构框图及部分程序如下：

主程序通过调用SyslibSockets.lib库内部的Sockets函数完成端口绑定，并实施对应端口的监听，当Modbus Tcp客户端请求建立连接时候，服务器端建立连接，并进行数据的交换读写，为了便于判断客户端和服务器端的连接状态，程序做了实时的报文刷新，当通讯建立连接之后，服务器端没有接收到新的报文，且维持一段时间后，则按照通讯中断处理，关闭Sockets，并重新初始化参数，服务器端再次进入监听状态，这种控制模式可以辨识网络物理断线和客户端异常断开这些情况。

address.sin_addr:=SysSockInetAddr(ip);

IF terminate=FALSE THEN

CASE tcp_state OF

0:

socketId := SysSockCreate(SOCKET_AF_INET,SOCKET_STREAM,0);

IF socketId SOCKET_INVALID THEN

SysSockSetOption(socketId, SOCKET_SOL, SOCKET_SO_REUSEADDR, ADR(dwValue), SIZEOF (dwValue));

tcp_state := 10;

END_IF

10:bResult := SysSockBind(socketId, ADR(address), SIZEOF(address));

IF bResult THEN

tcp_state := 20;

END_IF

……

50:

SocketHandle := SlaveSocketList.fd_array[TCPindex];

IF SocketHandle = socketId THEN

diSize := SIZEOF(Address);

SocketHandle:=SysSockAccept(socketId, ADR(Address), ADR(address));

tcp_state := 100;

END_IF

100:

(* SysSockSend(socketId,ADR(send),SIZEOF(send),1);*)

SysSockRecv(SocketHandle,ADR(receive1),SIZEOF(receive1),1);

……

IF protocol_id=0 AND device_id>=0 AND receive1[1]0 THEN (*modbus_tcp,protocol_id=0*)

frame_process();

tcp_state := 120;

END_IF;

END_CASE;

END_IF;

1.3.4 创建MODBUS_TCP SERVER 报文处理程序（部分子程序）

当服务器端 接收到客户端的报文之后，经过了Modbus Tcp 协议ID和功能码有效性判断之后，调用报文处理程序，在报文处理程序中，主要是根据01，02，03，04，05，06，15，16 MODBU-TCP读写字，读写位功能码分别进行处理。例如进行写寄存器功能的处理时，先判断写入寄存器的起始地址和写入寄存器个数，再进行带地址偏移的赋值，在赋值过程中要进行高低字节的转换，以保证数据的正确性。

Frame_process （*MODBUS_TCP报文处理*）

IF (send_do =FALSE )THEN

CASE input_byte1[2] OF

03:(*读寄存器*)

……

address_temp:=SHL(BYTE_TO_INT(input_byte1[3]),8) + ( BYTE_TO_INT(input_byte1[4]));

……

FOR move_to_send:=address_temp TO address_temp+(length_temp)*2 DO

output_byte[4+move_to_send-address_temp]:=mw_area[move_to_send+address_temp+1];

END_FOR;

……

END_CASE;

END_IF;

2 .MODBUS_TCP server 的验证使用

在MODBUS_TCP sever通讯程序完成之后，通过wireshark以太网抓包软件分析MODBUS-TCP报文，并使用Easybuilder800触摸屏软件实现了触摸屏和PAC控制器的MODBUS_TCP通讯。

图4. wireshark以太网抓包软件分析的MODBUS-TCP报文

图5. 使用Easybuilder800触摸屏软件配置通讯接口

图6. 使用Easybuilder800触摸屏软件监控控制器变量状态

结论

使用Codesys软件平台的sockets 编程可以实现PAC控制器和任意公开协议的以太网设备进行通讯，Codesys内部的库函数的功能丰富，PAC控制器通讯编程的灵活性远比PLC强大。

程序配置及源代码

MODBUS TCP SERVER 在LTI MOTION ONE 控制器上的实现 (Codesys)

一．功能简要概述：

由于客户的成本需求，客户想选择第三方的触摸屏幕和LTI 的MOTION ONE 进行通讯（以太网），通讯接口选择了控制器本体的以太网接口，由于MODBUS TCP SERVER 通讯软件功能块不是CODESYS内核自有的块，需要另外购买，所以我利用CODESYS内部原有的底层功能块（SYSockets.LIB）开发了一个MODBUS TCP SERVER DEMO 程序，这样MOTION ONE 就可以和市面上几乎所有的触摸屏进行以太网通讯了。

二．程序配置及源代码：

经过和MODSCAN和威伦触摸屏的实际MODBU-TCP通讯，验证了这个程序的功能，这个程序支持01，03，05，06，15，16 MODBU-TCP读写字，读写位功能码。

点击文尾“阅读原文”，查看完整源程序

作 者 简 介

— 蒋勇飞 —

毕业于上海大学，2000年参加工作。从2000年到2007年在上海电气自动化设计研究所工作，主要从事隧道及污水处理工程项目的设计编程调试工作。

2007-2013年去了LTI德国伺服传动有限公司和施耐德研发中心，主要从事过伺服传动及运动控制项目的支持和项目实施，在施耐德研发部主要从事高中端PLC（昆腾系列及Premium/M340 PLC）的系统验证，自动化产品的 level3技术支持工作。

目前在交行数据中心从事环境监控的管理和改造工作。