CODESYS 用 ModbusFB 库实现 Modbus TCP Server（双向读写）

问题：设备映射的 Modbus TCP Server 是”单向”的

最开始我是在 CODESYS 的设备连接里直接添加了一个 Modbus TCP Server 设备，然后在里面做寄存器映射。跑起来之后发现一个问题：

映射通道会把数据单向覆盖：这些寄存器只能由上位机发起读写；
PLC 侧的程序对这些映射变量只能读，就算你在程序里给它赋值，下一轮还是会被映射关系覆盖掉。

也就是说，这是一条”上位机 → 映射区”的单行道，PLC 自己没有真正的写权限。

而在西门子那边做 Modbus TCP 服务器（比如 S7-1200/1500 的 MB_SERVER）时，我的习惯是：上位机和 PLC 程序都能对同一块 DB 读写，PLC 写的状态量上位机能看到，上位机下的设定值 PLC 也能拿到。CODESYS 设备映射这种”单向覆盖”的行为完全达不到我的预期。

问了一圈免费的 AI，回答都大而化之，结论基本一致：设备映射这条路走不通，要用第三方库（ModbusFB）自己编程搭一个 Server。后来用智谱的 GLM 拿到了一套完整可行的方案，我这边在 CODESYS 上实操验证通过，整理出来给大家参考。

思路一句话概括：用 ModbusFB 库的 ServerTCP 功能块，把普通的全局变量数组”声明”成 Modbus 四张表的数据区。数据区就是普普通通的 GVL 变量，PLC 程序随便读写，上位机通过 Modbus TCP 也可以随便读写——天然双向。

📦 添加 ModbusFB 库

在应用的项目树双击打开「库管理器」
点「添加库」
搜索库 → ModbusFB
选中 ModbusFB → 确定

ModbusFB 是 CODESYS 自带库仓库（CODESYS Store / 随安装包的库）里就能搜到的库，不需要额外下载。

🔧 新建 POU 程序

右键应用（Application）→ 添加对象 → POU
名称填 ModbusTCP，类型选「程序（Program）」
添加

📬 新建任务

不建议直接挂在 MainTask 里跑——Modbus 响应最好有自己固定周期的任务，不受主程序扫描时间波动影响。

右键「任务配置器」→ 添加对象 → 任务
命名 Task_ModbusTCP，周期建议 10~50ms
添加

💽 任务里调用程序

右键任务 → 添加程序调用
点输入助手的「…」按钮
选中 ModbusTCP 程序
确认

📝 添加数据类型和全局变量

Modbus 里数据就分四张表，先把概念对齐，后面配置才不糊：

表	功能码	方向	典型用途
保持寄存器 Holding Registers	FC03 读 / FC06、FC16 写	双向	设定值、参数（上位机写，PLC 读）
输入寄存器 Input Registers	FC04 只读	PLC → 上位机	温度、压力等运行数据
线圈 Coils	FC01 读 / FC05、FC15 写	双向	启停、开关量下发
离散输入 Discrete Inputs	FC02 只读	PLC → 上位机	故障、运行状态信号

对应地建一个数据类型 + 一组全局变量：

1. 新建数据类型（DUT）

右键「应用」→ 添加对象 → DUT，命名 test_modbus：

TYPE test_modbus :
STRUCT
    // 保持寄存器原始区：WORD 直接对应一个 Modbus 寄存器
    awHoldingRegs  : ARRAY[0..9] OF WORD;
    // 浮点区：Real 占 2 个寄存器，PLC 写这里，按字拆开给上位机
    awHoldingFloat : ARRAY[0..9] OF REAL;
END_STRUCT
END_TYPE

浮点数据没法直接走一个寄存器，常规做法是 PLC 写 REAL 变量，再用 WORD_TO_... 拆成高低字放进 WORD 区，或者像上面这样把 REAL 数组直接指给一段寄存器区（一个 REAL = 2 个寄存器）。拆字时注意和上位机约定好字节序（ABCD / CDAB / BADC / DCBA），这是联调时最容易对不上的地方。

2. 新建全局变量列表（GVL）

命名 ModbusDB（也叫”数据区”，它是 PLC 程序和 Modbus 客户端共享的同一块内存）：

VAR_GLOBAL
    // 保持寄存器 (FC03/06/16)：Modbus 地址 0..19
    awHoldingRegs : test_modbus;
    // 输入寄存器 (FC04)：Modbus 地址 0..9
    awInputRegs   : ARRAY[0..9] OF WORD;
    // 线圈 (FC01/05/15)：Modbus 地址 0..9
    abCoils       : ARRAY[0..9] OF BOOL;
    // 离散输入 (FC02)：Modbus 地址 0..9
    abDiscInputs  : ARRAY[0..9] OF BOOL;
END_VAR

test_modbus 里两个数组加起来是 10 + 20 = 30 个寄存器（REAL 占 2 个），这决定了后面保持寄存器分区的 uiNumDataItems 要填 30。分区数量必须 ≤ 数据区实际大小，否则客户端越界访问会触发异常应答。

✍ 编写 ModbusTCP 调用程序

1. 声明变量

PROGRAM ModbusTCP
VAR
    fbServerTCP : ModbusFB.ServerTCP;
    // ---- 数据模型定义（xEnable 上升沿时被库读取）----
    aSecHR   : ARRAY[0..1] OF ModbusFB.TableSection;  // 保持寄存器分区
    aSecIR   : ARRAY[0..0] OF ModbusFB.TableSection;  // 输入寄存器分区
    aSecCoil : ARRAY[0..0] OF ModbusFB.TableSection;  // 线圈分区
    aSecDI   : ARRAY[0..0] OF ModbusFB.TableSection;  // 离散输入分区
    stTables : ModbusFB.TableDefinitions;             // 四张"主表"
    xModelInit : BOOL := FALSE;
END_VAR

分区（TableSection）的意义是允许把一段连续的 Modbus 地址拆成几块内存来放，比如 0..19 放设定值、20..99 放参数，各指到不同数组。这里我每种表只用一块分区。

2. 主程序

// ---------- 1. 构建数据模型（只需做一次，必须在使能之前）----------
IF NOT xModelInit THEN
    // 保持寄存器：整个 test_modbus 结构体，WORD 10 个 + REAL 10 个(=20 个寄存器)
    aSecHR[0].uiStart        := 0;                            // 起始 Modbus 地址
    aSecHR[0].uiNumDataItems := 30;                           // 10 + 10*2 = 30 个寄存器
    aSecHR[0].pStartAddr     := ADR(ModbusDB.awHoldingRegs);  // 指到数据区
    aSecHR[0].uiDataItemSize := 16;                           // 寄存器类 = 16 bit

    aSecIR[0].uiStart        := 0;
    aSecIR[0].uiNumDataItems := 10;
    aSecIR[0].pStartAddr     := ADR(ModbusDB.awInputRegs);
    aSecIR[0].uiDataItemSize := 16;

    // BOOL 数组方式时 uiDataItemSize 必须填 8（填 1 表示按 bit 打包进 BYTE）
    aSecCoil[0].uiStart        := 0;
    aSecCoil[0].uiNumDataItems := 10;
    aSecCoil[0].pStartAddr     := ADR(ModbusDB.abCoils);
    aSecCoil[0].uiDataItemSize := 8;

    aSecDI[0].uiStart        := 0;
    aSecDI[0].uiNumDataItems := 10;
    aSecDI[0].pStartAddr     := ADR(ModbusDB.abDiscInputs);
    aSecDI[0].uiDataItemSize := 8;

    stTables.tableHoldingRegisters.uiNumSections := 1;
    stTables.tableHoldingRegisters.pSections     := ADR(aSecHR[0]);
    stTables.tableInputRegisters.uiNumSections   := 1;
    stTables.tableInputRegisters.pSections       := ADR(aSecIR[0]);
    stTables.tableCoils.uiNumSections            := 1;
    stTables.tableCoils.pSections                := ADR(aSecDI[0]); // 注意别指错
    stTables.tableDiscreteInputs.uiNumSections   := 1;
    stTables.tableDiscreteInputs.pSections       := ADR(aSecDI[0]);

    xModelInit := TRUE;
END_IF

// ---------- 2. 通讯配置（仅 xEnable 上升沿被读取）----------
fbServerTCP.wsInterfaceName := '';   // WSTRING：'' = 绑定所有网卡
fbServerTCP.uiPort          := 502;  // 标准 Modbus TCP 端口，被占用就改（如 1502）
fbServerTCP.dataModel       := stTables;
// fcsSupported 不赋值时默认 Constants.SUPPORTED_FCS_SIMPLE_SERVER，
// 即 FC01/02/03/04/05/06/15/16（+22/23），一般够用

// ---------- 3. 使能 + 周期调用 ----------
fbServerTCP.xEnable := TRUE;
fbServerTCP();

// ---------- 4. 状态与诊断（可选）----------
// fbServerTCP.xRunning      : 监听正常
// fbServerTCP.xError        : 出错，看 eErrorID
// fbServerTCP.xWriteRequest : 本周期收到过写请求（数据已由库写入 GVL 数组）
// fbServerTCP.udiNumMsgRecv / udiNumMsgReply / udiNumMsgExcReply : 收发统计
// udiNumMsgExcReplyIllFct / IllDataAdr / IllDataValue : 三类异常应答计数
//   IllFct  = 非法功能码；IllDataAdr = 地址越界；IllDataValue = 数值非法

几个关键点解释一下：

数据模型只在 xEnable 上升沿被库读取一次。所以第 1 步建模型必须发生在使能之前，而且运行中途改 pStartAddr、改数量都是不生效的——要改就得先 xEnable := FALSE 再重新使能。这也是用 xModelInit 一次性初始化的原因。
ADR() 指过去的就是普通变量。PLC 程序里对 ModbusDB.xxx 的读写和上位机的 Modbus 读写操作的是同一块内存，谁写都行，这正是设备映射做不到的双向。
uiDataItemSize 是最坑的一个参数：WORD/寄存器类填 16，BOOL 数组填 8（按”每元素 8 bit”算，不是 1）。填错了表现为客户端读到的数据错位。
pSections 指的是分区数组第一个元素的地址，多分区时连续元素依次排开即可。

💡联调建议

先用 Modbus Poll / QModMaster 之类的客户端工具连 PLC的IP:502，扫一遍 0~29 保持寄存器，确认能读到数；
客户端写一个寄存器，在 PLC 里监控 ModbusDB，确认值变了——双向通了，剩下的就是正常的 PLC 编程了；
如果读回来全是异常应答，优先查三件事：分区数量 vs 数组实际大小、uiDataItemSize 填没填对、字节序约定。

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