Python通過snap7庫與西門子S7-1200建立S7通訊，讀寫儲存器資料，順便寫個流水燈
1.snap7 簡介
snap7 是一個基於乙太網與S7系列的西門子PLC通訊的開源庫。
支援包括S7系列的S7-200、S7-200 Smart、S7-300、S7-400、S7-1200以及S7-1500的乙太網通訊。
適用系統
支援32/64位英特爾/ AMD的所有平臺。
例如：Windows ( 除了 windows Me和95)；Linux和類Linux（樹莓派，UBeagleBone Black，DOO 等）;BSD；Oracle Solaris ；Apple OSX
支援語言
Pascal；C#；C++；C；LabVIEW；Python；Node.js；Java，其中介紹比較多的是Python。
snap7官方網站
http://snap7.sourceforge.net/
https://pypi.org/project/python-snap7/
https://python-snap7.readthedocs.io/en/latest/
2.S7通訊
西門子S7系列PLC採用以下兩種通訊方式：
1) 開放式的TCP\IP，可以用於連線PLC與其他非西門子硬體
2) 西門子自己開發的S7 Protocol乙太網通訊協議，用於西門子內部硬體通訊
這兩者的傳輸報文是不一樣的，如下圖：
西門子數儲存到二進位制時方式是大端模式（BIG-Endian），而我們的普通電腦常常為小端模式（Liitle-Endian）。
大端模式是指資料的低位儲存在記憶體的高
小端模式是指資料的低位儲存在記憶體的低地址中，而資料的高位儲存在記憶體的高地址中。
例如：雙字 DWORD 0X2F11214C
PLC
PC
所以資料需要進行轉換。
3.安裝snap7庫
pip install python-snap7
筆者使用的是64位Python3.6.4和python-snap7 1.1.0，安裝完成後，環境就算搭建好了。
對於32位Python，需要將Snap7官網下載的Win32目錄下的檔案，複製到Python的安裝根目錄下，如下圖所示：
https://sourceforge.net/projects/snap7/files/1.4.2/snap7-full-1.4.2.7z/download
通過一個連線測試程式碼試試，判斷下環境是否搭建正常。
注意自己新建的檔名不能是snap7，會和庫檔案衝突！
import snap7
client = snap7.client.Client()
client.connect('192.168.0.1', 0, 1)
client.disconnect()
如果是下圖提示，則環境正常（192.168.0.1的PLC不存在）。
如果是下圖提示，則環境異常（snap7庫安裝不正確）。
4.讀寫PLC
4.1配置S7-1200
環境搭建正常後，在正式建立通訊前PLC還需做些配置工作，主要是開發自身的讀寫許可權。具體參照下圖配置：
設定訪問級別 設定DB塊的屬性通過上述配置，PLC可以正常通訊了。
4.2使用snap7讀寫儲存器
python-snap7重要的兩個方法是read_area和write_area，通過這兩個方法就能讀和寫PLC的對應儲存地址。
摘自client.py
def read_area(self, area: Areas, dbnumber: int, start: int, size: int) -> bytearray:
"""Reads a data area from a PLC
With it you can read DB, Inputs, Outputs, Merkers, Timers and Counters.
Args:
area: area to be read from.
dbnumber: number of the db to be read from. In case of Inputs, Marks or Outputs, this should be equal to 0.
start: byte index to start reading.
size: number of bytes to read.
Returns:
Buffer with the data read.
Raises:
:obj:`ValueError`: if the area is not defined in the `Areas`
Example:
>>> import snap7
>>> client = snap7.client.Client()
>>> client.connect("192.168.0.1", 0, 0)
>>> buffer = client.read_area(snap7.types.Areas.DB, 1, 10, 4) # Reads the DB number 1 from the byte 10 to the byte 14.
>>> buffer
bytearray(b'\\x00\\x00')
"""
if area not in Areas:
raise ValueError(f"{area} is not implemented in snap7.types")
elif area == Areas.TM:
wordlen = WordLen.Timer
elif area == Areas.CT:
wordlen = WordLen.Counter
else:
wordlen = WordLen.Byte
type_ = snap7.types.wordlen_to_ctypes[wordlen.value]
logger.debug(
f"reading area: {area.name} dbnumber: {dbnumber} start: {start}: amount {size}: wordlen: {wordlen.name}={wordlen.value}")
data = (type_ * size)()
result = self._library.Cli_ReadArea(self._pointer, area.value, dbnumber, start,
size, wordlen.value, byref(data))
check_error(result, context="client")
return bytearray(data)
@error_wrap
def write_area(self, area: Areas, dbnumber: int, start: int, data: bytearray) -> int:
"""Writes a data area into a PLC.
Args:
area: area to be write.
dbnumber: number of the db to be write to. In case of Inputs, Marks or Outputs, this should be equal to 0.
start: byte index to start writting.
data: buffer to be write.
Returns:
Snap7 error code.
Exmaple:
>>> import snap7
>>> client = snap7.client.Client()
>>> client.connect("192.168.0.1", 0, 0)
>>> buffer = bytearray([0b00000001])
>>> client.write_area(snap7.types.Areas.DB, 1, 10, buffer) # Writes the bit 0 of the byte 10 from the DB number 1 to TRUE.
"""
if area == Areas.TM:
wordlen = WordLen.Timer
elif area == Areas.CT:
wordlen = WordLen.Counter
else:
wordlen = WordLen.Byte
type_ = snap7.types.wordlen_to_ctypes[WordLen.Byte.value]
size = len(data)
logger.debug(f"writing area: {area.name} dbnumber: {dbnumber} start: {start}: size {size}: "
f"wordlen {wordlen.name}={wordlen.value} type: {type_}")
cdata = (type_ * len(data)).from_buffer_copy(data)
return self._library.Cli_WriteArea(self._pointer, area.value, dbnumber, start,
size, wordlen.value, byref(cdata))
《SIMATIC S7-1200 可程式設計控制器系統手冊》節4.2.1有如下描述：
PLC的資料儲存通過“變數”的形式與儲存區間關聯，分為輸入(I)、輸出(O)、位儲存(M)和資料塊(DB)。程式在訪問對應(I/O)儲存區時，是通過訪問CPU的過程映像對相應地址進行操作的。具體對應關係如下：
故python-snap7中定義的Areas含義為
'PE': 0x81, #input
'PA': 0x82, #output
'MK': 0x83, #bit memory
'DB': 0x84, #DB
'CT': 0x1C, #counters
'TM': 0x1D, #Timers
現在離讀寫PLC還差最後一步，就是起始地址如何確定呢？
對於M3.4，對應的就是M(0x83)，起始地址是3，對應bit位是4。
4.3資料儲存地址
https://support.industry.siemens.com/cs/document/57374718
1、BIT ：位是儲存空間的最小單位；
2、BYTE ：位元組，由 8 個位組成；
3、WORD ：字，由2個位元組組成，共16個位。
4、DWORD：雙字，由2個字組成，共32個位。
第二：絕對地址定址（同一儲存空間）
M0.0 位 ： M 0 . 0
儲存區 位元組地址 位號
MB0 位元組： M B 0
儲存區 位元組尋地 位元組起始地址
含 M0.0-M0.7 共 8個位
MW0 字： M W 0
儲存區 字尋地 位元組起始地址
含MB0、MB1， 即M0.0-M0.7以及 M1.0－M1.7 共 16個位
MD0 雙字： M D 0
儲存區 雙字尋地 位元組起始地址
含MB0、MB1、MB2、MB3， 即M0.0-M3.7共 32 個位
4.4讀寫示例
import struct
import time
import snap7
def plc_connect(ip, rack=0, slot=1):
'''
連線初始化
:param ip:
:param rack: 通常為0
:param slot: 根據plc安裝，一般為0或1
:return:
'''
client = snap7.client.Client()
client.connect(ip, rack, slot)
return client
def plc_con_close(client):
"""
連線關閉
:param client:
:return:
"""
client.disconnect()
def test_mk10_1(client):
"""
測試M10.1
:return:
"""
area = snap7.types.Areas.MK
dbnumber = 0
start = 10
amount = 1
print('初始值',end='')
mk_data = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(mk_data)#struct.unpack('!c', mk_data)
print('置1')
client.write_area(area, dbnumber, start, b'\x01')
print('當前值',end='')
mk_cur = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(mk_cur)
def test_mk_w201(client):
"""
測試MW201,資料型別為word
:param client:
:return:
"""
area = snap7.types.Areas.MK
dbnumber = 0
amount = 2
start = 201
print(u'初始值')
mk_data = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(struct.unpack('!h', mk_data))
print(u'置12')
client.write_area(area, dbnumber, start, b'\x12')
print(u'當前值')
mk_cur = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(struct.unpack('!h', mk_cur))
time.sleep(3)
print(u'置3')
client.write_area(area, dbnumber, start, b'\x02')
print(u'當前值')
mk_cur = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(struct.unpack('!h', mk_cur))
def test_q0_0(client):
"""
測試Q0.0，會使其輸出高電平
:return:
"""
area = snap7.types.Areas.PA
dbnumber = 0
start = 0
amount = 1
print('初始值',end='')
mk_data = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(mk_data)#struct.unpack('!c', mk_data)
print('置1')
client.write_area(area, dbnumber, start, b'\x01')
print('當前值',end='')
mk_cur = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(mk_cur)
def test_MD1012(client):
"""
測試MD1012,資料型別為real
:param client:
:return:
"""
area = snap7.types.Areas.MK
dbnumber = 0 # 讀取的DB塊序號。當讀取的地址為I/Q/M時，序號為0
amount = 4
start = 1012
mk_data = client.read_area(area, dbnumber, start, amount)
print(struct.unpack('>f', mk_data)[0])
if __name__ == "__main__":
client_fd = plc_connect('192.168.0.2')
# test_mk10_1(client_fd)
# test_mk_w201(client_fd)
test_q0_0(client_fd)
plc_con_close(client_fd)
'''
'PE': 0x81, #input, I
'PA': 0x82, #output, Q
'MK': 0x83, #bit memory, M
'DB': 0x84, #DB, DBX
'CT': 0x1C, #counters
'TM': 0x1D, #Timers
'''
也可通過db_read()和db_write()讀寫DB塊
import snap7
client = snap7.client.Client()
client.connect('192.168.0.2', 0, 1)
plc_db1 = client.db_read(1, 0, 3) # 讀取資料塊db1,起始位元組,讀取長度
print(plc_db1) # hex(plc_db1[0])
client.db_write(1, 0, b'\x11') # 寫入資料塊db1,起始位元組,資料hex
plc_db1 = client.db_read(1, 0, 3) # 讀取資料塊db1,起始位元組,讀取長度
print(plc_db1)
client.disconnect()
讀寫MW變數時，要在變量表中先建立變數，並燒錄進S7-1200
5.流水燈
import struct
import time
import snap7
def plc_connect(ip, rack=0, slot=1):
'''
連線初始化
:param ip:
:param rack: 通常為0
:param slot: 根據plc安裝，一般為0或1
:return:
'''
client = snap7.client.Client()
client.connect(ip, rack, slot)
return client
def plc_con_close(client):
"""
連線關閉
:param client:
:return:
"""
client.disconnect()
def ledtrip(client):
"""
跑馬燈，使Q0.0~5迴圈亮起
:return:
"""
area = snap7.types.Areas.PA
dbnumber = 0
start = 0
delayTime = 0.5
for i in range(10):
client.write_area(area, dbnumber, start, bytearray([0b00000001]))
time.sleep(delayTime)
client.write_area(area, dbnumber, start, bytearray([0b00000010]))
time.sleep(delayTime)
client.write_area(area, dbnumber, start, bytearray([0b00000100]))
time.sleep(delayTime)
client.write_area(area, dbnumber, start, bytearray([0b00001000]))
time.sleep(delayTime)
client.write_area(area, dbnumber, start, bytearray([0b00010000]))
time.sleep(delayTime)
client.write_area(area, dbnumber, start, bytearray([0b00100000]))
time.sleep(delayTime)
client.write_area(area, dbnumber, start, b'\x00')
if __name__ == "__main__":
client_fd = plc_connect('192.168.0.2')
ledtrip(client_fd)
plc_con_close(client_fd)
參考
https://pypi.org/project/python-snap7/
https://python-snap7.readthedocs.io/en/latest/
https://blog.csdn.net/zxpbuct/article/details/80079698
https://blog.csdn.net/lcb411/article/details/101147181
https://www.toutiao.com/a6589203413941092868
http://www.6dm.club/index.php/2018/04/07/