基于西门子1500的Modbus TCP与相机通信在冲压行业的应用

佘志远，朱 毅，肖万彪，王建鹏，詹俊勇

（扬力集团股份有限公司，江苏 扬州 225000）

随着工业自动化的进程稳步加速，工业4.0 时代大面积覆盖了工厂，取代了原有的生产模式，这其中就包含了工业设备与诸多第三方设备进行通信交互的情况。

在冲压行业中，为了避免出现产品次品对于模具以及生产线的影响，采用了工业相机来对产品进行检测与判定，以最大程度上减少次品对冲压自动线的影响。

该案例中主要介绍了以西门子1500 为例，介绍了如何通过Portal 来建立ModbusTCP 与第三方设备（上位PC 控制的工业相机）的通信传输。

1 ModbusTCP 通信协议简介

1.1 硬件支持

S7-1500 CPU 其本身的本体已经集成了两个Profinet 接口，支持工业以太网和基于TCP/IP 和UDP的通信标准。CPU 本身的PROFINET 物理接口支持10/100Mb/s 的RJ45 协议，支持电缆交叉自适应，因此一个标准的或是交叉的以太网线都可以用于这个接口。使用这个通信口可以实现S7-1500 CPU 与编程设备的通信，与HMI 触摸屏的通信，以及与其他CPU 之间的通信[1]。

本例中，主要包括S7-1513F 型号PLC 一台，RJ45 类网线1 根，上位PC 一台，海康威视VMS 软件一套。

1.2 支持协议与最大连接资源

S7-1500CPU 携带的Profinet 网口主要支持如表1 所示通讯协议与服务。本文着重讲解关于S7-1500 在ModbusTCP 的连接通讯中，作为主站的相关问题。

1.3 Porta1 功能块

基于西门子Portal，主要提供S7-1500 在Mod busTCP 通讯中作为主站与从站的两种功能块；S7-1500 的组态中，使用的ModbusTCP 为V5.0 版本[2]，该版本需要固件版本V2.5 以上支持。

在Portal 的OB 块中，调用如图1 中的MB_Server 来进行编程，在这个过程中，系统会自动生成一个名为“MB_SERVER_DB”的背景数据块。

图1 MB_Server 在Portal 中的版本

MB 的数据块引脚定义如表2 所示。

表2 MB_Server 各个引脚定义

各个引脚的赋值，采用DB 数据块来进行赋值。如图3 所示。

图3 博途中生成的Servrer 数据块

图2 MB_Server 自动生成的背景数据块

其中Remote 作为数据块，来指定远程伙伴的地址、Status 用来储存状态和错误信息。如图4 所示。

图4 Connect 引脚中对应参数

上述例子中，远程伙伴IP 地址为192.168.0.6，端口号为1，远程端口为502。

需注意的是，对于MB_HOLD_REG 指定的数据缓冲区可以设为DB 块或M 存储区地址。DB 块可以为优化的数据块，也可以为标准的数据块结构。

2 ModbusTCP 通信实例

以下实例以S7-1513F 与海康威视工业相机为例，说明了该通信模式下的数据是如何传输的。

2.1 S7-1500 侧编程

本文以西门子1513F 型号的PLC 作为主站，通过在Main(OB1)中调用通信数据块，来做到和第三方相机进行通讯的目的。如图5 所示。

图5 OB1 中生成的主站数据块

通过对DISCONNECT、Connect、MB_HOLD_REG三个输入引脚进行赋值，包含参数主要有：ID（对应地址）、LocalPort（本地端口号）、InterfaceID（交互ID）三个变量进行设置。如图6 所示。

图6 CONNECT 引脚对应参数设置

2.2 工业相机侧编程

工业相机侧设置，主要包含TCP/IP 的网段设置（本例中用到的为192.168.2.X 字段），同时对相机侧的接收存储器做响应的配置，主要是设置寄存器地址与字段长度。如图7、8 所示。

图7 相机侧寄存器地址设置

2.3 通信测试运行

图8 相机侧IP 地址与端口设置

在Main[OB1]块中调用功能块MB_SERVER，保存编译后下载到PLC 中，相机进行拍照，将结果存储在DB34 中，如图9 所示。DB34 中可以显示对应存储器接收到的数值，通过与基准值进行判断，即可达到判定的目的。

图9 运行结果

3 结论

本文通过对S7-1500 与工业相机之间的ModbusTCP 通信为例，阐述了该形式通信的参数设定、通信格式编写等内容。详细说明了在Portal 集成中，功能块的引脚定义等问题，在最后给出了一段以S7-1513F 为例的基本通信程序与设置，为西门子PLC 和其他智能设备通过ModbusTCP 通信协议进行数据交换提供了进一步支持。