【物联网-S7Comm协议】-北京尧图网络

物联网-S7Comm协议■ 调试工具■ S7协议-简介■ S7协议和modbusTCP协议区别■ OSI 层 S7 协议■ S7协议数据结构（TPKT+COTP+S7Comm）■ TPKT■ COTP■ 1. COTP连接包（COTP Connection Packet）也就是S7Comm的握手包■ 2. COTP功能包（COTP Fuction Packet）■ S7Comm■ 1. S7Comm Header■ 2. S7Comm Parameter■ 3. S7Comm Data■ S7协议的工作流程■ 1. 建立Socket连接：进行TCP三次握手（TCP）■ 2. COTP的握手请求（请求建立通信）（COTP）■ 3. 整个S7的握手请求（请求建立操作通信）（S7COMM-Function-Setup communication）■ 4. 进行读写操作（S7协议报文）（S7COMM-Function-Read W）■ 数据包分析■ S7通信请求-第一次握手发送返回字节格式■ S7通信请求-第二次握手发送返回字节格式■ 数据读取/写入报文格式■ S7Comm-读■ S7Comm-写■ S7 Setup Communication （Job）■ S7 Setup Communication （ACk_data）■ 读取数据（Job）■ 读取数据（ACk_data）■ 注意点（获取数据）■ 获取数据：I区只能读取，不能写入。■ 获取数据：I区放在Item 中间位置获取数据，会在返回Item 中填充一个字节：Fill byte：00。■ 获取数据：I区按位只能获取一个位，获取多个位会出现返回错误。■ 获取数据：I区按位只能获取一个位，返回数据是一个0x01，表示一个bit数据，不会返回相邻数据位。■ 附件■ 附件一： CTOP-PDU type 枚举■ 附件二：S7Header-ROSCTR 枚举■ 附件三：S7Header-Error class 枚举■ 附件四：S7Parameter-Error code 枚举■ 附件五：S7Parameter-Function 枚举■ 附件六：S7Parameter-item-Syntax ID 枚举■ 附件七：S7Parameter-Item-Transport szie 枚举■ 附件八：S7Parameter-Item-Area 枚举■ 附件九：S7Parameter-Item-Return code■ 附件十：Userdata■ 附件十一：PI service names■ 附件十二：文件系统■ 附件十三：文件系统■ S7协议-S7COMM-控制支持情况■ C#连接西门子S-200smart代码■ C语言代码实现：■ 写入PLC地址数据代码■ 读取PLC地址数据代码■ 解析S7协议代码■ Python（使用Python 读写PLC，并通过Wireshark工具抓包分析数据）■ 安装 python-snap7 setuptools■ 读写 PLC S7-200 Python代码■ 错误一： ModuleNotFoundError: No module named 'snap7.types'■ 错误二：ModuleNotFoundError: No module named 'pkg_resources'■ Python 和 c语言数据对比■ 大小端模式■ 01 读PLC操作（大端模式）■ 02 写PLC操作（大端模式）■ 02 写MCU数据（大端模式）■ 调试工具Wireshark 抓包工具Wireshark 抓包工具进行抓包看详细的发送报文格式。西门子PLC调试助手■ S7协议-简介S7Comm（ S7 Communication）是西门子专有的协议，是西门子 S7 通讯协议簇里的一种。S7 通信协议是西门子 S7 系列 PLC 内部集成的一种通信协议，是 S7 系列 PLC 的精髓所在。它是一种运行在传输层之上的（会话层/表示层/应用层）、经过特殊优化的通信协议，其信息传输可以基于 MPI 网络、 PROFIBUS 网络或者以太网。■ S7协议和modbusTCP协议区别项目说明1工作方式：S7协议是基于串行通信方式进行通信的，而modbusTCP协议则采用了基于以太网的通信方式，可以实现更高的数据传输速度和数据量。2通信速度：S7通信速度相对较慢，一般为12Mbps以下；modbusTCP协议则支持更高的通信速度和更广的数据带宽，可达到100Mbps或以上的速度。3网络拓扑：S7协议在网络拓扑方面相对简单，通常采用星形网络拓扑；而modbusTCP协议支持基于以太网的网状拓扑结构，可以实现更复杂的网络配置和更完备的自组网功能。4实时性：modbusTCP协议具有更高的实时性能，可满足工业自动化领域的实时控制要求。■ OSI 层 S7 协议OSI层S7 协议–第 7 层：应用层 S7 协议 S7 Communication第 6 层：表示层 S7 协议（COTP）第 5 层：会话层 S7 协议(TPKT）第 4 层：传输层 Transmission Control Protocol第 3 层：网络层 IP第 2 层：数据链路层 Ethernet第 1 层：物理层 Ethernet■ S7协议数据结构（TPKT+COTP+S7Comm）■ TPKT版本号预留长度1字节1字节2字节0x030x000x001F■ COTP■ 1. COTP连接包（COTP Connection Packet）也就是S7Comm的握手包COTP通信请求包---------------字节数介绍说明1字节Length 长度1字节Type PDU类型2 字节DST reference 目标引用2 字节SRC reference 源引用1字节OptN 字节Parameters 参数后面可以有多个参数Parameters---------------字节数字段介绍说明1字节code1字节LengthLength 个字节Data■ 2. COTP功能包（COTP Fuction Packet）COTP功能包---------------字节数介绍说明1字节Length长度不包含length的长度1字节PDU typePDU类型1字节optBoolean类型■ S7CommS7Comm---------------字节数介绍说明12字节HeaderN字节ParameterN 字节Data■ 1. S7Comm HeaderS7Comm Header---------------字节数字段介绍说明1协议ID（Protocol ID）Protocol Id，协议ID，通常为0x32；1PDU typeROSCTR，PDU type，PDU的类型0x01- Job Request：主站发送的请求（例如读/写存储器，读/写块，启动/停止设备，通信设置）0x02- Ack：从站发送的简单确认没有数据字段（从未见过它由S300 / S400设备发送）0x03- Ack-Data：带有可选数据字段的确认，包含对作业请求的回复0x07- Userdata：原始协议的扩展，参数字段包含请求/响应id，（用于编程/调试，SZL读取，安全功能，时间设置，循环读取…）2Reserved 预留Redundancy Identification (Reserved)，冗余数据，通常为0x0000；2PDU ReferenceProtocol Data Unit Reference，it’s increased by request event。协议数据单元参考，通过请求事件增加；2Parameter 参数长度the total length (bytes) of parameter part。参数的总长度；2Data length 数据长度如果读取PLC内部数据，此处为0x0000；对于其他功能，则为Data部分的数据长度；1Error classError class，错误类型：1Error codeError code，错误代码；■ 2. S7Comm ParameterS7Comm Parameter---------------字节数字段介绍说明1Function 功能码0x04：1Item count 通信项数下面有几项数据NItem[1]第一个通信项数数据NItem[2]第二个通信项数数据NItem[N]第N个通信项数数据通信项数---------------字节数字段介绍说明1specification确定项目结构的主要类型，通常为 0x12，代表变量规范；1Length本Item剩余部分的长度；1SyntaxID地址规范格式；1Transport size数据传输变量的类型和长度：2Request data length请求的数据长度；2DB number，DB模块的编号，如果访问的不是DB区域，此处为0x0000；1Area数据的区域类型3Address要读的数据地址■ 3. S7Comm Data数据参数取决于消息类型。■ S7协议的工作流程■ 1. 建立Socket连接：进行TCP三次握手（TCP）■ 2. COTP的握手请求（请求建立通信）（COTP）■ 3. 整个S7的握手请求（请求建立操作通信）（S7COMM-Function-Setup communication）■ 4. 进行读写操作（S7协议报文）（S7COMM-Function-Read W）工作流程说明1client与server 通过socket和标准的TCP的方式建立连接2client发送COTP，请求连接PLC，报文中包含Source TSAP和Destination TSAP，从而标识出CPU的机架号和槽号3PLC返回COTP，确认连接，报文中包含Source TSAP和Destination TSAP，此时server确定client与哪个CPU进行通讯4client发送S7 Communication给server，报文中包含Setup communication，即通讯请求，包含PDU的长度5server返回S7 Communication给client，报文的ROSCTR为ACK_DATA，有确认的意思，包含PDU的长度6client与server发送交换数据的报文，仍以S7 Communication完成2与3完成数据传输前连接的功能，4与5则完成连接之后的通讯请求，如果绕过通讯请求的建立，在有TCP时就进行数据交换，服务器一般会直接断连。■ 数据包分析■ S7通信请求-第一次握手发送返回字节格式■ S7通信请求-第二次握手发送返回字节格式■ 数据读取/写入报文格式■ S7Comm-读Byte Address:例如 Q1.2item-Start=1;bit=2;item-Start=(item-Start3)+((item-TransportSize==S7_TS_BIT)?bit:0);■ S7Comm-写注意：先写完Item0【0-N】数据后在后面写入Item data 【0-N】数据■ S7 Setup Communication （Job）■ S7 Setup Communication （ACk_data）■ 读取数据（Job）■ 读取数据（ACk_data）0x123 == data 0x007b■ 注意点（获取数据）■ 获取数据：I区只能读取，不能写入。■ 获取数据：I区放在Item 中间位置获取数据，会在返回Item 中填充一个字节：Fill byte：00。■ 获取数据：I区按位只能获取一个位，获取多个位会出现返回错误。I区按位只能获取一个位，获取多个位会出现返回错误。I区按字节能获取一个字节，可获取多个位。■ 获取数据：I区按位只能获取一个位，返回数据是一个0x01，表示一个bit数据，不会返回相邻数据位。■ 附件■ 附件一： CTOP-PDU type 枚举#defineS7_PDU_CR0xe0//CR Connect Request，连接请求#defineS7_PDU_CC0xd0//CC Connect Confirm，连接确认#defineS7_PDU_DR0x08//DR Disconnect Request，断开请求#defineS7_PDU_DC0x0C//DC Disconnect Confirm，断开确认#defineS7_PDU_RJ0x05//RJ Reject，拒绝#defineS7_PDU_ED0x01//ED Expedited Data，加急数据#defineS7_PDU_EA0x02//EA Expedited Data Acknowledgement，加急数据确认#defineS7_PDU_UD0x04//UD，用户数据#defineS7_PDU_ER0x07//ER TPDU Error，TPDU错误#defineS7_PDU_DT0xf0//数据传输■ 附件二：S7Header-ROSCTR 枚举#defineS7_ROSCTR_JOB0x01#defineS7_ROSCTR_ACK0x02#defineS7_ROSCTR_ACK_DATA0x03#defineS7_ROSCTR_USERDATA0x07■ 附件三：S7Header-Error class 枚举/** * S7协议错误类别枚举 (Error Class) * 该字段位于S7协议头的第8字节，标识错误的类别 */#defineS7_ERR_CLASS_SUCCESS0x00//无错误 (0x00)#defineS7_ERR_CLASS_RESOURCE0x81//资源错误 (0x81-0x83)#defineS7_ERR_CLASS_OBJECT0x82//协议错误 (0x84)#defineS7_ERR_CLASS_NO_RESOURCE0x83//#defineS7_ERR_CLASS_PROTOCOL0x84//#defineS7_ERR_CLASS_HARDWARE0x85//硬件错误 (0x85)#defineS7_ERR_CLASS_OBJECT_ACCESS0x87//对象访问错误 (0x87)//#define S7_ERR_CLASS_STATE_CONFLICT 0xD2 //状态冲突 (0xD2)//#define S7_ERR_CLASS_NOT_SUPPORTED 0xD3 //功能不支持 (0xD3)//#define S7_ERR_CLASS_GENERAL 0xDE //一般错误 (0xDE)//#define S7_ERR_CLASS_COMM_SERVICE 0xF0 //通信服务错误 (0xF0)■ 附件四：S7Parameter-Error code 枚举■ 附件五：S7Parameter-Function 枚举#defineS7_FUNCTION_CPU0x00#defineS7_FUNCTION_READ0x04#defineS7_FUNCTION_WRITE0x05#defineS7_FUNCTION_PLC_CONTROL0x28#defineS7_FUNCTION_PLC_STOP0x29■ 附件六：S7Parameter-item-Syntax ID 枚举#defineS7_SYNTAX_ANY0x10/** S7-Any 指针地址格式，如 DB1.DBX10.2 */#defineS7_PBC_R_ID0x13/** PBC 过程块通信中的 R_ID */#defineS7_ALARM_LOCKFREE0x15/** 报警锁定/释放控制 */#defineS7_ALARM_IND0x16/** 报警触发指示 */#defineS7_ALARM_ACK0x19/** 报警确认消息 */#defineS7_ALARM_QUERYREQ0x1A/** 报警查询请求 */#defineS7_NOTIFY_IND0x1C/** 通知指示数据集 */#defineS7_DRIVE_ES_ANY0xA2/** Drive ES 地址格式（路由访问） */#defineS7_1200_SYMBOLIC0xB0/** S7-1200 符号地址访问 */#defineS7_DB_READ_S74000xB2/** 仅用于 S7-400 的 DB 读取 */#defineS7_NCK_HMI_ACCESS0x82/** Sinumerik NCK HMI 数据访问 */■ 附件七：S7Parameter-Item-Transport szie 枚举#defineS7_TS_BIT0x01// BOOL#defineS7_TS_BYTE0x02// BYTE / UINT8#defineS7_TS_CHAR0x03// CHAR#defineS7_TS_WORD0x04// WORD / UINT16#defineS7_TS_INT0x05// INT / SINT16#defineS7_TS_DWORD0x06// DWORD / UINT32#defineS7_TS_DINT0x07// DINT / SINT32#defineS7_TS_DATE0x09// DATE#defineS7_TS_TOD0x0A// Time Of Day#defineS7_TS_DATA_ITEM_NULL0x00// NULL#defineS7_TS_DATA_ITEM_BIT0x03// BIT#defineS7_TS_DATA_ITEM_BWD0x04// BYTE/WORD/DWORD#defineS7_TS_DATA_ITEM_INTEGER0x05// INTEGER#defineS7_TS_DATA_ITEM_REAL0x07// REAL#defineS7_TS_DATA_ITEM_OCTETSTRING0x09// OCTETSTRING■ 附件八：S7Parameter-Item-Area 枚举// Area IDconstbyte S7AreaPE=0x81;constbyte S7AreaPA=0x82;constbyte S7AreaMK=0x83;constbyte S7AreaDB=0x84;constbyte S7AreaCT=0x1C;constbyte S7AreaTM=0x1D;■ 附件九：S7Parameter-Item-Return code#defineS7_RC_SUCCESS0xFF//表示成功#defineS7_RC_HARDWARE_ERROR0x01//硬件错误#defineS7_RC_ACCESS_DENIED0x03//对象访问被禁止（例如，由于权限）#defineS7_RC_INVALID_ADDRESS0x05//无效地址（地址超出范围）#defineS7_RC_DATA_TYPE_NOT_SUPPORTED0x06//数据类型不支持#defineS7_RC_DATA_TYPE_MISMATCH0x07//数据类型不一致#defineS7_RC_OBJECT_NOT_FOUND0x0A//对象不存在■ 附件十：Userdata

【物联网-S7Comm协议】

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