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西门子S7Comm以太网通讯协议

这里所说的S7Comm 协议只是西门子S7通讯协议簇里的一种,以0x32开始的报文结构。

S7Comm协议结构:

OSI layer Protocol
7 Application Layer S7 communication
6 Presentation Layer S7 communication(COTP)
5 Session Layer S7 communication(TPKT)
4 Transport Layer ISO-on-TCP (RFC 1006)
3 Network Layer IP
2 Data Link Layer Ethernet
1 Physical Layer Ethernet
  • 第1~4层会由计算机自己完成(底层驱动程序)。
  • 第5层TPKT,应用程数据传输协议,介于TCP和COTP协议之间;这是一个传输服务协议,主要用来在COTP和TCP之间建立桥梁
  • 第6层COTP,按照维基百科的解释,COTP 是 OSI 7层协议定义的位于TCP之上的协议。COTP 以“Packet”为基本单位来传输数据,这样接收方会得到与发送方具有相同边界的数据
  • 第7层,S7 communication,这一层和用户数据相关,对PLC数据的读取报文在这里完成

TPKT的作用是包含用户协议(5~7层)的数据长度(字节数);COTP的作用是定义了数据传输的基本单位(在S7Comm中 PDU TYPE:DT data)

S7Comm与标准TCP/IP比较:S7Comm是一个7层协议;TCP/IP是四层协议,用户数据在第四层TCP层完成。计算机与PLC进行通讯,可以连接102端口,这是西门子开放的一个通讯端口。

第七层 S7 communication协议

S7 communication包含三部分:1-Header;2-Parameter;3 - Data

根据实现的功能不同,S7 communication协议的结构会有所不同。例如,请求数据报文只包含前两部分。

Header

1(1 byte): protocol Id: 0x32;

2a(1 byte): ROSCTR: Job (01);

2b(2 byte): redundancy identification (reserved): 0x0000;

2c(2 byte): protocol data unit reference; it’s increased by request event;

2d(2 byte): parameter length - the total length (bytes) of parameter part;

2e(2 byte): data length; 读取PLC内部数据,此处为00 00;对于其他功能,例如:读取CPU的型号,此处为Data部分的数据长度;

Parameter(读取数据)

3(1 byte): function code: Read Var (0x04);writeVar (0x05);

4(1 byte): item count;

5(1 byte): variable specification: 0x12;

6(1 byte): length of following address specification – is 7~12length in byte;

7(1 byte): syntax Id: S7ANY (0x10);

8(1 byte):transport size: BYTE(2);

9(2 byte): requested data length;

10(2 byte): DB number; 如果访问的不是DB区域,此处为00 00;

11(1 byte): Area: 0x84= data block(DB); 0X82= outputs(Q); 0x81=inputs(I); 0x83= Flags(M); 0x1d= S7 timers(T); 0x1c= S7counters(C);

12(3 byte):address- start address from zero bit

5~*12构成了一个基本的数据请求单元[Item],对多个不同地址区域的数据请求,就是有多个[Item]构成的。

Parameter部分的数据结构可以总结为:

[Function code ]+ [Item count] + Item[1] + Item[2]  . . . Item[n]

Data

这一部分与功能有关,例如:读取CPU型号、向CPU存储区写数据;在请求数据报文中此部分不包含任何数据。

S7Comm以太网通讯过程(以1500PLC为例)

计算机与1500PLC进行S7Comm以太网通讯,需经过三个过程:

“握手”:

当PC与PLC通过Socket建立链接时,会进行“三次握手”,这是标准的TCP连接方式;这个过程会有Socket自动完成;

通讯请求:

在“握手”之后,并不能马上进行数据交换,还需要"通讯请求"过程。这个过程包含两次报文交换:

1、PC 发送COTP报文给PLC;在COTP报文中包含“连接请求”和“destination TSAP” - 明确CPU的机架号和槽号;PLC反馈COTP报文,包含“连接确认”;这样PLC就清楚了需要和那个CPU来进行数据通讯;

2、PC 发送S7Comm报文给PLC;在S7 communicaton报文中包含“通讯请求”;PLC反馈S7Comm报文。

交换数据:

数据读写就在这个过程内完成。我们可以组织报文来实现我们需要的功能。这个过程内的报文是S7Comm格式;具体实现时,需要对S7Comm中的第5、6、7层进行编程。

*需要注意的是,如果不进行“第2步-通讯请求”而直接发送交换数据报文,则PLC会将连接断开。

 

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