工业控制协议介绍之-- S7协议
发布时间：
2018-02-28
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S7协议是西门子专有协议，广泛用于各种通讯服务，S7协议独立于西门子各种通讯总线，可以在MPI，PROFIBUS，Ethernet，PROFINET上运行。由于以太网与PLC通信使用较多，所以重点介绍ISO on TCP的通讯方式。但是由于通过MPI，PPI，PROFIBUS等方式连接的用户核心协议仍是S7协议，依然会有一定的参考意义。
S7协议网络通信模型
RFC 1006(ISO on TCP)
西门子S7协议使用的是TCP/IP+ISO TP +S7协议。ISO on TCP的具体介绍可以参考RFC1006和RFC983。
帧格式
ISO on TCP帧分两部分，一部分为帧头，一部分为TPDU。共分为5类，分别是：
CR： connect request(连接请求);
CC： connect confirm (连接应答);
DR： disconnect request(断开请求帧);
DT： data(数据帧);
ED： expedited data(扩展数据帧)。
对于这5类帧，帧头格式是一样的，TPDU的格式有区别。
帧头格式
Vsrn版本：03; reserved：保留;packet length：从vsrn到数据结尾的长度。
TPDU格式
1、 CR、CC的TPDU格式
Header length： TPDU帧长度;
Code：TPDU类型，4bit长度;
Credit：保留;
Destination reference：目的reference，在S7通信中，为连续的次数。
Class：4bits。发送端为0，接收端忽略。
Options：4bits。发送端为0，接收端忽略。
Variable data: S7协议中，该字段共有三组参数。参数1(C1)为PLC端连接通道号、PLC机架号、PLC槽位号;参数2(C2)为远端连接通道号、机架号、槽位号;参数3(C3)为0x0A。
2、 ED的TPDU格式
PDU-NR and EOT：0x80标识该帧包括帧尾，没有后续的数据，其他数据忽略。
S7协议
S7协议的通信过程如下:TCP三次握手建立连接、ISO_TP建立连接、S7协议连接请求、建立连接、实现S7协议读取数据。
S7协议连接过程
S7协议是一组复杂的协议，可以下载、上载程序、操作PLC、读取数据等。下面只针对数据读取部分功能进行解释。
S7读取命令
标识符：0x32标识帧开始。
请求应答：0x1为发送命令，0x3为应答帧。
保留：保留，填充为0。
事务处理标识：请求、应答事务标识。
命令长度：帧长度。
保留：保留，填充为0。
命令符：0x4位读取命令，0x5位写命令。
读取数据段数：读取数据段的个数。
读取数据段命令域：读取多个不连续的数据时，该部分可以重复出现。
命令域字段标识头：读取数据段命令域的标识头。
命令域字段长度：命令域字段的长度。
未知：通常为0x10，暂不清楚具体含义。
数据类型：0x1bit，0x2 byte，0x4位float。
读取字节：读取字节的长度。
数据块编号：读取数据块编号，I、Q、M等区为0。
寄存器类型：读取寄存器类型。
偏移地址：开始读取量的偏移地址，按bit计算。
S7应答
执行命令返回值：执行命令的结果返回，0x2位OK。
数据段：根据读取不联系的地址命令，一个应答帧可以包含过个读取的数据段。其中，标示头为)XFF，有效性标示该数据段数据的有效性，数据长度为返回的数据长度，子数据段数据为返回的数据。
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