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Modbus-TCP总线GME-58L系列齿轮多圈编码器与西门子PLC1200 Smart200PLC使用教程

http://www.gkong.com 2025-04-19 15:05 上海了淼自动化技术合伙企业（有限合伙）

来源：http://www.liaomiao-automation.com/

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上海了淼Modbus-TCP编码器支持五种通讯方式：Modbus-TCP、TCP、UDP、Web网页设置、RS485-ModbusRTU。

了淼编码器网络参数默认IP地址为192.168.0.32，默认子网掩码255.255.255.0，默认网关地址为192.168.0.1。编码器使用以太网通讯周期最短能做到2ms完成数据输出，使用西门子PLC做主站连接时，PLC更新数据时间能做到10ms左右更新数据，此时间参数与PLC编程时的轮询方式有关。

1．Modbus-TCP通讯介绍

上海了淼Modbus-TCP编码器可以使用Modbus-TCP协议进行通讯，主从问询的方式读取编码器位置值、转速值、和时间戳等编码器数据。

Modbus-TCP是基于以太网TCP/IP的modbus协议，可以使MODBUS-RTU协议运行于以太网。MODBUS-TCP使用TCP/IP以太网在站点间传送MODBUS报文，MODBUS-TCP结合了以太网物理网络和网络标准TCP/IP以及以MODBUS作为应用协议标准的数据表示方法。MODBUS-TCP通信报文包在以太网TCP/IP数据包中。与传统的串口方式，MODBUS-TCP插入一个标准的MODBUS报文到TCP报文中，不再带有数据校验和地址。

image.png

image.png

上海了淼Modbus-TCP编码器默认IP地址为192.168.0.32，默认子网掩码255.255.255.0，默认网关地址为192.168.0.1。用于Modbus-TCP通讯端口号为502，编码器单元ID为32，编码器作为TCP服务器，PLC等主站作为TCP客户机，以C/S方式通讯。

（1）Modbus-TCP协议简介

编码器使用标准的Modbus-TCP协议，使用0x03（读保持寄存器）功能码来读取编码器内部寄存器数据。可以通过读取指令一次性读取全部的20个寄存器。单个寄存器数据格式为16进制数据，有些编码器参数需要2个寄存合成数据，举例：编码器的位置值是一个32bit无符号数据，寄存器0和寄存器1这两个来表示编码器位置值数据，寄存器0为位置值高16位数据，寄存器1为位置值低16位数据。

编码器使用0x06（写单个寄存器）和0x10（写入多个寄存器）功能码来写入相关编码器参数，举例：写入旋转方向寄存器10时需要用0x06（写单个寄存器）功能码；写入预设值参数时需要用0x10（写入多个寄存器）功能码。

请注意：写入指令时，编码器需要将数据写入flash内存中，flash内存擦写次数100万次，频繁写入会影响编码器寿命。

（2）Modbus-TCP寄存器介绍

寄存器地址/

西门子PLC地址

数据

范围

读/写

方式

功能说明

0/400001

Bit16-31

只读

位置值：无符号32位，编码器当前的位置数据。单位：脉冲步数。

举例：读取编码器位置值为164005，则编码器当前圈数为20圈（圈数=164005/8192（默认单圈分辨率）取整），圈内脉冲数为165（圈内数=164005%8192（默认单圈分辨率）取余）。

1/400002

Bit0-15

2/400003

Bit16-31

只读

转速值：有符号32位，编码器当前转速，转速含小数部分扩大10000倍，单位为rpm。

举例：读取编码器转速数值为 -30607845，则当前转速=-30607845/10000=-3060.7845rpm。

3/400004

Bit0-15

4/400005

Bit16-31

只读

时间戳：无符号32位，时间标记，编码器内部生成，单位为ms，可以用来做位置值更新标记。

5/400006

Bit0-15

6/400007

Bit0-15

只读

故障代码：无符号16位，内部检测的故障码。

7/400008

Bit16-31

只读

物理量程：无符号32位，编码器所能检测到最大量程范围，由编码器硬件决定，无法修改；数值=物理极限圈数*单圈分辨率，当圈数=65536圈，单圈分辨率=65536步时，此数值为4294967296。

8/400009

Bit0-15

9/400010

Bit0-15

只读

预留

10/400011

Bit0-15

读/写

旋转方向：无符号16位，0=CW顺时针旋转数值增加；1=CCW逆时针旋转数值增加

11/400012

Bit16-31

读/写

单圈分辨率：无符号32位，设置圈内分辨率，默认8192步，可设置：256/512/1024/2048/4096/8192/

16384/32768/65536

12/400013

Bit0-15

13/400014

Bit16-31

读/写

缩放量程：无符号32位，在物理量程范围内，用于可以指定缩放量程，举例：

若物理量程=3355432（4096圈*圈内分辨率8192），

设置缩放量程1024圈时将数据8388608（1024圈*圈内分辨率8192）写入即可。设置预防圈数只能为2的n次方。

14/400015

Bit0-15

15/400016

Bit16-31

读/写

预设值：无符号32位，用来指定编码器当前位置，写入数值不能超过缩放量程。

16/400017

Bit0-15

17/400018

Bit0-15

只写

重启：写入数据1时重启编码器。

18/400019

Bit0-15

只读

编码器软件版本号：无符号16位

19/400020

Bit0-15

只读

内部温度：有符号16位 ，编码器内部温度℃

2．编码器TCP通讯

上海了淼Modbus-TCP编码器可以通过以太网TCP/IP协议与控制主机进行通讯，双方使用ASCII格式的数据报文。

（1）编码器TCP简介

上海了淼Modbus-TCP编码器默认IP地址为192.168.0.32，默认子网掩码255.255.255.0，默认网关地址为192.168.0.1。用于TCP/IP通讯端口号为6000。PC等控制器与编码器要处于同一个局域网内，可以使用Windos电脑的DOS命令提示符的ping指令检查电脑与编码器之间的网络连接。可以使用网络调试助手来发送TCP指令测试编码器。

（2）编码器TCP指令定义

指令

说明

RUN!

命令编码器输出一次位置信息，按照设定格式输出编码器位置信息，可以修改编码器输出位置信息格式，按照ASCII输出或者BIN二进制输出。

GET_Position

读取位置值，举例POSITION=23570

GET_Velocity

读取编码器转速，扩大10000倍，举例VELOCITY=-933737

GET_FaultCode

读取故障码，没有故障时为0。举例FaultCode=0x0000

GET_TotalPhysical

读取编码器物理总量程，举例TotalPhysical=536870912

GET_CountingDir

读取旋转方向，

CW=顺时针（默认）；CCW=逆时针。举例CountingDir=CW

GET_SingleResolution

读取单圈分辨率，举例SingleResolution=8192。

GET_UserTotalScaledRes

读取用户缩放总量程，举例UserTotalScaledRes=536870912

GET_SoftVer

读取编码器版本号，举例SoftVer=19.4

GET_Temperature

读取编码器内部温度，单位℃，举例Temperature=36

GET_CycleTime

读取自动循环时间，单位ms，默认10ms，当发送模式为周期发送时生效。举例CycleTime=10

GET_SendMode

读取编码器发送模式，

Polled=主从问答模式（默认），

Cyclic = 自动周期发送模式，

ChangeState = 检测到位置值改变时发送一次。

举例SendMode=Polled

GET_OutputMode

读取输出模式，

PositionPlus：全部输出数据（默认），位置值+转速值+时间戳。

Position：简单输出数据，位置值。

举例OutputMode=PositionPlus

GET_OutputType

读取输出数据类型，

ASCII ：POSITION=18613 VELOCITY=-18 TIMESTAMP=6521005，（默认）

ASCII_SHORT：18613 -18 6521005，

BINARY：00 00 53 DB 00 00 00 09 00 80 6A C8 输出二进制格式数据。

举例OutputType=ASCII

GET_IP

读取编码器IP地址，举例IP=192.168.0.32

GET_NetMask

读取编码器子网掩码，举例NetMask=255.255.255.0

GET_Gateway

读取编码器网关地址，举例Gateway=192.168.0.1

GET_MAC

读取编码器MAC地址，举例MAC=00:17:BC:10:00:01

SET_CountingDir=

设置旋转方向，

顺时针：SET_CountingDir=CW；

逆时针：SET_CountingDir=CCW

SET_SingleResolution=

设置单圈分辨率，

数据范围：256,512,1024,2048,4096,8192(默认),16384,32768,65536

举例SET_SingleResolution=8192

SET_UserTotalScaledRes=

设置缩放总量程，缩放总量程不能大于物理总量程，设置总量程圈数只能为2的指数倍，如256圈编码器，设置缩放量程为16圈，

16圈*8192单圈分辨率=131072，SET_UserTotalScaledRes=131072

SET_PresetValue=

设置预设值，指定编码器当前位置值，

举例设置当前位置为0，SET_PresetValue=0

SET_SendMode=

设置发送模式，

Polled=主从问答模式，

Cyclic = 自动周期发送模式，

ChangeState = 检测到位置值改变时发送一次。

举例SET_SendMode=Polled

SET_OutputMode=

设置输出模式，

PositionPlus：全部输出数据，位置值+转速值+时间戳。

Position：简单输出数据，位置值。

举例SET_OutputMode=PositionPlus

SET_OutputType=

设置输出格式，

ASCII ：POSITION=18613 VELOCITY=-18 TIMESTAMP=6521005，

ASCII_SHORT：18613 -18 6521005，

BINARY：00 00 53 DB 00 00 00 09 00 80 6A C8 输出二进制格式数据。

举例SET_OutputType=ASCII

SET_CycleTime=

设置周期发送时间，单位ms，

举例SET_CycleTime=100

SET_IP=

设置IP地址，

举例SET_IP=192.168.0.32，重启生效

SET_NetMask=

设置子网掩码地址，

举例SET_NetMask=255.255.255.0，重启生效

SET_Gateway=

设置网关地址，

举例SET_Gateway=192.168.0.1，重启生效

Reboot

设置编码器重启，举例Reboot

（3）编码器TCP指令异常应答

响应指令

ERROR：

发送错误的指令，指令格式不正确，设置参数不合理。

举例：

发→◇SET_CountingDir=CWCCC

收←◆ERROR:CWCCC

SUCCESS：

设置参数正确。

举例：

发→◇SET_CountingDir=CW

收←◆SUCCESS:CW

3．UDP通讯

上海了淼Modbus-TCP编码器可以通过以太网UDP协议与控制主机进行通讯，UDP是不可靠连接，因此只能使用主从问询方式来应答，不支持自动周期发送和设置编码器参数。

（1）UDP通讯设置

上海了淼Modbus-TCP编码器默认IP地址为192.168.0.32，默认子网掩码255.255.255.0，默认网关地址为192.168.0.1。用于UDP通讯端口号为5000。

（2）UDP通讯指令定义

指令

说明

RUN!

命令编码器输出一次位置信息，按照设定格式输出编码器位置信息，可以修改编码器输出位置信息格式，按照ASCII输出或者BIN二进制输出。

GET_Position

读取位置值，举例POSITION=23570

GET_Velocity

读取编码器转速，扩大10000倍，举例VELOCITY=-933737

GET_FaultCode

读取故障码，没有故障时为0。举例FaultCode=0x0000

GET_TotalPhysical

读取编码器物理总量程，举例TotalPhysical=536870912

GET_CountingDir

读取旋转方向，

CW=顺时针（默认）；CCW=逆时针。举例CountingDir=CW

GET_SingleResolution

读取单圈分辨率，举例SingleResolution=8192。

GET_UserTotalScaledRes

读取用户缩放总量程，举例UserTotalScaledRes=536870912

GET_SoftVer

读取编码器版本号，举例SoftVer=19.4

GET_Temperature

读取编码器内部温度，单位℃，举例Temperature=36

GET_CycleTime

读取自动循环时间，单位ms，默认10ms，当发送模式为周期发送时生效。举例CycleTime=10

GET_SendMode

读取编码器发送模式，

Polled=主从问答模式（默认），

Cyclic = 自动周期发送模式，

ChangeState = 检测到位置值改变时发送一次。

举例SendMode=Polled

GET_OutputMode

读取输出模式，

PositionPlus：全部输出数据（默认），位置值+转速值+时间戳。

Position：简单输出数据，位置值。

举例OutputMode=PositionPlus

GET_OutputType

读取输出数据类型，

ASCII ：POSITION=18613 VELOCITY=-18 TIMESTAMP=6521005，（默认）

ASCII_SHORT：18613 -18 6521005，

BINARY：00 00 53 DB 00 00 00 09 00 80 6A C8 输出二进制格式数据。

举例OutputType=ASCII

GET_IP

读取编码器IP地址，举例IP=192.168.0.32

GET_NetMask

读取编码器子网掩码，举例NetMask=255.255.255.0

GET_Gateway

读取编码器网关地址，举例Gateway=192.168.0.1

GET_MAC

读取编码器MAC地址，举例MAC=00:17:BC:10:00:01

4．Web网络参数设置

上海了淼Modbus-TCP编码器可以通过Web网页方式设置编码器网络参数，网络参数修改后重启编码器开始生效。

第一步：编码器与电脑在同一个局域网段内。

第二步：在浏览器地址栏中输入编码器地址http://192.168.0.32（默认出厂IP地址）

第三步：在打开的页面中核对MAC地址与编码器是否一致，然后修改IP地址、子网掩码、网关地址。确认无误后点击保存并重启。新网络参数生效。

image.png

5．RS485-ModbusRTU通讯

上海了淼Modbus-TCP编码器可以通过RS485接口使用Modbus-RTU协议读取和设置编码器参数。当以太网网络参数无法找回时，可以通过RS485通讯将以太网参数重置为出厂值。

（1）RS485通讯参数

Modbus-RTU格式《十六进制》

设备默认地址为32（0x20） （可以软件修改）

默认串口参数：

波特率：19200bps

数据位：8位

校验位：无校验

控制流：无控制流

停止位：1位

（2）Modbus-RTU寄存器定义

地址（HEX）/西门子PLC地址

功能

读/写

参数范围

说明

默认值

0x0000

/40001

软件版本

R

0~65535

软件版本号

0x0001

/40002

本机站号

R/W

0~255

本机通讯地址，

32(0x20)

0x0002

/40003

多圈位置

R

0~65535

最大为65535，16进制无符号

0x0003

/40004

单圈位置

R

0~65535

单圈角度，16进制无符号

0x0004

/40005

旋转转速

R

-32768~+32767

单位：转/分钟，16进制有符号

0x0005

/40006

通讯波特率

R/W

19200

通讯波特率

1200,2400,4800,9600,19200,38400,11520,25600

11520表示115200bps

25600表示256000bps

19200

0x0006

/40007

设置旋转方向

R/W

0~1

0：逆时针角度增加

1：顺时针角度增加

1

0x0007

/40008

设置零点

W

0~1

1:写入1 将当前位置设为0圈0°；

2：写入2 将预设值生效一次。

注意：设置零点时编码器需要保持静止，不可频繁设置零点，影响编码器使用寿命。

0

0x0008

/40009

传感器内部温度

R

-5500~+17500

温度数据扩大100倍

0x0009

/40010

故障代码

R

0~65535

0：编码器无故障

0x000A

/40011

寄存器

R

0x000B

/40012

预留

R/W

0~1

1

0x000C

/40013

机械圈数

R

0~18

机械可识别圈数，是该编码器能够识别的最大圈数。

如0表示20，1圈即单圈编码器。

18表示218，262144圈。

0x000D

/40014

使用圈数

R/W

0~机械圈数

设置实际使用多圈位数，如12表示212，，4096圈。

最大使用圈数为机械圈数。

机械圈数

0x000E

/40015

设置单圈分辨率

R/W

8~16

1、设置单圈分辨率，13表示213，13位分辨率；

13

0x000F

/40016

设置当前机械位置圈数

W

0~65535

设置当前机械位置的多圈值，该值小于使用圈数，例如使用圈数为4096圈，此处设置范围0~4095

预设值

0x0010

/40017

设置当前机械位置角度值

W

0~65535

设置当前机械位置的单圈角度值，该值小于单圈最大值，例如使用单圈分辨率为8192，此处设置范围0~8191

预设值

0x0011

/40018

以太网参数恢复出厂值

W/R

10

写入数据10，将以太网参数重置为出厂值，

IP地址：192.168.0.32，

子网掩码：255.255.255.0

网关地址：192.168.0.1

0

0x0012

/40019

IP地址高16位

W/R

0~65535

编码器IP地址前2位

默认值为0xC0A8,

0xC0=192（十进制）

0xA8=168（十进制）

0x0013

/40020

IP地址低16位

W/R

0~65535

编码器IP地址后2位

默认值0x0020

0x00=0（十进制）

0x20=32（十进制）

0x0014

/40021

子网掩码高16位

W/R

0~65535

编码器子网掩码地址前2位

默认值为0xFFFF,

0xFF=255（十进制）

0xFF=255（十进制）

0x0015

/40022

子网掩码低16位

W/R

0~65535

编码器子网掩码地址后2位

默认值为0xFF00,

0xFF=255（十进制）

0x00=0（十进制）

0x0016

/40023

设备重启

W

0~1

1:写入1设备重新启动

0x0017

/40024

转速整数部分

R

-32768~+32767

精确转速 = 转速整数部分+（转速小数部分/10000）；单位：转/分钟，16进制有符号

0x0018

/40025

转速小数部分

R

-9999~+9999

0x0019

/40026

网关地址高16位

W/R

0~65535

编码器网关地址前2位

默认值为0xC0A8,

0xC0=192（十进制）

0xA8=168（十进制）

0x001A

/40027

网关地址低16位

W/R

0~65535

编码器网关地址后2位

默认值0x0001

0x00=0（十进制）

0x01=1（十进制）

0x0022

/40035

MAC地址1

R

0~65535

编码器MAC地址1

举例：0x0017

0x0023

/40036

MAC地址2

R

0~65535

编码器MAC地址2

举例：0xBC10

0x0024

/40037

MAC地址3

R

0~65535

编码器MAC地址3

举例：0x0001

从Modbus-RTU中读取到的位置数据合成方式：

位置值=多圈位置*8192（默认分辨率）+单圈位置，单位：脉冲步数。

6．网络参数设置教程

（1）配置设备处于同一个局域网

上海了淼Modbus-TCP编码器出厂默认IP为192.168.0.32，子网掩码为255.255.255.0，网关地址：192.168.0.1。

编码器接好电源线和网线，配置变成电脑和PLC处于同一个以太网网段内。

电脑端在：控制面板\网络和 Internet\网络连接中 修改本地连接IP地址到相同网段。

image.png

（2）Ping指令检查编码器的以太网连接

使用Windos电脑的DOS命令提示符的ping指令检查电脑与编码器之间的网络连接。

image.png

（3）修改编码器以太网IP网络参数

当需要修改编码器的网络IP地址时，推荐使用Web网页进行修改，

在浏览器地址栏中输入编码器地址http://192.168.0.32（默认出厂IP地址），在打开的页面中核对MAC地址与编码器是否一致，然后按照正确的以太网规范修改IP地址、子网掩码、网关地址。确认无误后点击保存并重启。新网络参数生效。

image.png

（4）按照编码器MAC地址查找局域网IP

同一个局域网内有多个不同IP地址的了淼编码器时，可以用编码器铭牌上的MAC物理地址来区分确认编码器IP地址。

使用Windos电脑的DOS命令提示符窗口，

第一步，输入命令：for /L %i IN (1,1,254) DO ping -w 2 -n 1 192.168.0.%i |find /i "TTL"

电脑将按照指示在192.168.0网段内从192.168.0.1~192.168.0.255中自动遍历ping检查。

image.png

第二步，输入命令：arp -a

找出遍历到的IP地址和对应的MAC物理地址。

image.png

7．Modbus-TCP编码器与S7-1210 PLC组态教程

上海了淼编码器可以与西门子S7-1212 PLC使用Modbus-TCP协议进行通讯，首先将编码器和PLC的电源线和以太网线连接好。

（1）在电脑上打开西门子博途软件新建PLC项目工程，设置PLC常规参数，启用系统存储字节和启用时钟存储器字节,后续编程要用到系统定时器作为触发信号。

image.png

（2）新建MODBUS-TCP通讯模块MB_CLIENT

image.png

（3）创建Encoder_Modbus-TCP通讯数据块。

image.png

（4）在新建的Encoder_Modbus-TCP通讯数据块中修改属性，取消优化的块访问

image.png

（5）在Encoder_Modbus-TCP数据块中创建TCON_IP_V4类型的Connect变量组，并配置网络连接参数变量初始值。

image.png

（6）在Encoder_Modbus-TCP数据块中创建Struct类型的读取编码器数据变量组Read_Buff，并新建可以读取的编码器Modbus-TCP寄存器。

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（7）在Encoder_Modbus-TCP数据块中创建Struct类型的写入编码器数据变量组Write_Buff，并新建可以写入的编码器Modbus-TCP寄存器。

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（8）编写modbus-TCP读取程序，以10Hz的频次读取编码器数据

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（9）分别编译数据块和主程序，并下载进PLC中，在线监控读取到的编码器数据。

image.png

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（10）设置编码器预设值

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（11）设置编码器旋转方向

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8．Modbus-TCP编码器TCP/IP通讯

上海了淼Modbus-TCP编码器默认IP地址为192.168.0.32，默认子网掩码255.255.255.0，默认网关地址为192.168.0.1。用于TCP/IP通讯端口号为6000。编码器与电脑处于同一个网段内，打开网络收发调试助手进行通讯。

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9．Modbus-TCP编码器UDP通讯

上海了淼Modbus-TCP编码器默认IP地址为192.168.0.32，默认子网掩码255.255.255.0，默认网关地址为192.168.0.1。用于UDP通讯端口号为5000。编码器与电脑处于同一个网段内，打开网络收发调试助手进行通讯。

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10．Modbus-TCP编码器与Smart 200 PLC组态教程

（1）使用STEP 7-MicroWIN SMART新建空白PLC工程

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（2）编写PLC程序

image.png

image.png

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（3）创建符号表，监控编码器数据

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（4）设置编码器预设值

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注意：由于Flash有擦写寿命，不可以频繁对编码器进行清零设置或预设值。

（5）设置编码器旋转方向

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