西门子PLC协议-S7COMM

简述

前段事件对接西门子设备，是一台盾构机控制PLC（programmable logic controllers）设备，目的是为了获取盾构机中运行的数据状态，有必要是可以通过数据状态来发送预警推送。这里简单的介绍S7COMM协议和他的通讯方法，可以结合附页中的wireshark抓的包来学习。

认识S7

S7是一个基于TCP/IP的应用层协议，不能的单纯的使用Socket来进行通讯。以下是网络模型：

OSI layer Protocol
7 Application Layer S7 communication
6 Presentation Layer S7 communication
5 Session Layer S7 communication
4 Transport Layer ISO-on-TCP (RFC 1006)
3 Network Layer IP
2 Data Link Layer Ethernet
1 Physical Layer Ethernet

连接过程

1、连接PLC 端口 102

2、连接ISO层

3、建立S7通信

PDU

主要的协议数据内容在PDU（Protocol Data Unit）中，S7 PDU由三个部分组成：

  • Header：长度信息，pdu相关和消息类型常量
  • Parameters：根据消息头，内容和结构都有所不同
  • Data：数据内容

消息头

消息头一般时10-12字节，可能还会携带两个额外的错误码字节

S7HeaderStructure

  • protocol ID（1byte）: 协议参量，通常时 0x32
  • MSG Type（1byte）: 消息类型
    • 0x01：工作请求（Job Request），主要是由服务器请求，写/读内存，开启/停止设备，配置会话
    • 0x02：确认（Ack），主要是由设备请求，不携带数据
    • 0x03：响应数据（Ack-Data），响应0x01的请求
    • 0x07：自定义数据（Userdata），扩展协议类型
  • Reserved（2bytes）：保留字，0x0000
  • PDU Ref（2bytes）：响应序号，可以递增，设备复制回复，用于响应请求内容，小端
  • Parameter Length（2bytes）：大端（低位优先），参数长度
  • Data Length（2bytes）：大端，数据区域长度
  • （Error Class）（1byte）：错误类，只会出现在响应参数后边
  • （Error code）（1byte）：错误码，只会出现在响应参数后边

消息参数（Parameter ）

Parameter 数据参数内容大致相同，不同的是请求项中的内容

  • Function Code（1byte）：0x04读，0x05写
  • Item Count（1byte）：请求结构的数量
  • Request Item：请求数据项

数据内容

数据内容格式根据寻址方式来改变，不同的寻址方式有不同的结构内容，结构如下：

  • Function Code（1byte）：0x04读，0x05写
  • Item Count（1byte）：请求结构的数量
  • Request Item：请求数据项

寻址方式有以下三种方式：

  • any-type:这是默认的寻址模式，用于查询任意变量。为每个寻址变量指定了所有三个参数(area、address、type)。
  • db-type:特殊的DB区域值
  • symbolic-addressing:特殊标志地址

这里简单只介绍any-type方式

any-type

以下是请求和数据项（Data Item ）

s7-any-type-items

Request Item

  • Specification Type（1byte）：0x12
  • Length（1byte）：剩下项的长度
  • Syntax ID(1byte)：决定寻址方式，0x10表示any-type
  • Variable Type(1byte)：数据类型（REAL, BIT, BYTE, WORD, DWORD, COUNTER，Timer）
  • Count（2bytes）：可以使用单个项结构选择类似变量的整个数组。这些变量必须具有相同的类型，并且在内存中必须是连续的，而count字段决定了这个数组的大小。对于单个变量的读或写，它被设置为1。
  • DB Number（2bytes）：
  • Area（1byte）：内存区域常量，可以在附页里查询到
  • Address（3bytes）：地址，例如 DBX40.3 计算 40 * 8 + 3 = 323 十六进制：0x000143

响应的Data Item数据项：

  • Error Code（1byte）：错误码
  • Variable Type and Count（1byte 2byte）：变量类型和计算，与Request Item一样
  • Data：len(variable) * count

小编但是使用过Netty直接发起S7协议请求，但是失败了，如果有能实现的可以下边评论，一起讨论。

协议对接

我这里对接是直接使用一个大佬的开源项目，

s7connector

https://github.com/s7connector/s7connector

简单的使用方法在gay里面也有说明

s7Connector.read(DaveArea.DB, areaNumber, bytes, offset);

参数说明：

  • 参数一：读取方式，一般默认是DB区域块
  • 参数二：区域块编号
  • 参数三：区域数据类型大小，int 2字节，real 4字节
  • 参数四：区域偏移量

举例子：

# DB40_DBD72.0
s7Connector.read(DaveArea.DB, 40, 4, 72);

附件

建立连接例子

读取例子