Python 使用Snap7读写西门子S7系列PLC

1.简介
Snap7

• Snap7是一个基于s7通信协议的开源软件包，作者是Davide Nardella，该软件包封装了S7通信的底层协议，可使用普通电脑通过编程与西门子S7系列PLC进行通信
• Snap7三大对象组件：客户端，服务器，合作者。下面是三者关系，更详细介绍可看官网。本篇主要讲述的是Client模式，我们的pc机作为客户端，plc作为服务器。

• Snap7官网地址：http://snap7.sourceforge.net/
• Snap7包支持西门子S7-200 SMART，S7-300/400系列，S7-1200/1500系列、另外LOGO! 0BA7/0BA8 PLC、 SINAMICS驱动器也有较好的支持
• Snap7特点:

1. 基于以太网，网线连接
2. 跨平台，支持 Windows、 Linux、Mac等主流操作系统
3. Windows系统包括目前主流的Win7/8/10 的32位或64位
4. Linux系统包括: CentOs、 Debian、 RedHat、 Ubuntu等32位或64位系统
5. 提供多种语言的封装包：C#、VB、C/C++、 Python、java、 Delphi、 LabView等主流编程语言
6. 支持树莓派、 ARDUINO等嵌入式平台

• python包源码地址：https://github.com/gijzelaerr/python-snap7

2.环境安装
Window

• pip install python-snap7（版本一直未更新）
• github源码包下载：https://github.com/gijzelaerr/python-snap7（这里会一直更新）
• 把snap7.dll和snap7.lib（注意区分32位和64位），设置到环境变量能找到的地址就行

Linux

• 第一种方式

　　sudo apt-get install python-pip3

　　sudo pip3 install python-snap7

• 第二种方式

通过以下命令下载snap7:

　　git clone https://github.com/lizengjie/snap7-debian.git

编译：（arm_v7_linux不行就arm_v6_linux）

　　cd snap7-debian/build/unix && sudo make -f arm_v7_linux.mk all

拷贝：

　　sudo cp …/bin/arm_v7-linux/libsnap7.so /usr/lib/libsnap7.so
　　sudo cp …/bin/arm_v7-linux/libsnap7.so /usr/local/lib/libsnap7.so

sudo ldconfig

不同环境的拷贝文件我稍后放资源管理处

3.连接西门子plc

方法介绍

​ 　　在Client类里提供了主要5种设置连接plc函数

• connect(ip, rack, slot)

　　这是连接plc的唯一方法，参数ip是要连接的plcip地址，rack是机架号，slot卡槽号，不同的plc对应不同的机架和卡槽看下图对应

• set_connection_params(ip, local_tsap, remote_tsap)

　　这是设置远程本地TSAP和远程TSAP的函数，三个参数ip是plcIP地址，本地TSAP和远程TSAP是相对应的int类型，函数一般用于连接logo系列时使用，调用顺序在connect()之前调用

• set_connection_type(connection_type）

　　这是用来设置连接属性的函数，connection_type参数范围如图：

　　此函数不是一定要调用，如果调用一定要在connect()函数之前调用设置，比如连接s7-200SMART就一定要调用此函数，参数一般设为3

• disconnect() 和 destroy()

　　这是断开客户端连接和销毁客户端连接，无需参数

　　最后注意如果你set_connection_params()和set_connection_type()都要调用，一定要set_connection_type()在前set_connection_params()在后，因为顺序相反会对远程TASP造成影响。所以整体的顺序应该是

1 set_connection_type(connection_type） #选用
2 set_connection_params(ip, local_tsap, remote_tsap)  #选用
3 connect(ip, rack, slot)
4 disconnect()
5 destroy()

连接plc

第一步首先实例化一个Client对象

1 from snap7 import client
2 
3 my_plc = client.Client()

第二步调用connect()的方法

 1 from snap7 import client
 2 
 3 my_plc = client.Client()
 4 
 5 # my_plc.set_connection_type(3)  如果连接的是s7-200smart系列plc
 6 # set_connection_params(ip, local_tsap, remote_tsap)  如果连接的是logo！系列plc
 7 
 8 my_plc.connect(ip, rack, slot)
 9 # ip是plcIP，rack是机架号，slot卡槽号，不同的plc对应不同的机架和卡槽看上边表格
10 
11 print(my_plc.get_connected())
12 # 判断连接成功可调用get_connected()：返回True就是成功，不成功直接报错。

第三步断开连接

1 from snap7 import client
2 my_plc = client.Client()
3 my_plc.connect(ip, rack, slot)
4 my_plc.disconnect()
5 my_plc.destroy() # 不用了一定要断开销毁客户端

代码示例

 1 from snap7 import client
 2 
 3 def connect_logo(ip: str, local_tsap: int, remote_tsap: int, rack: int, slot: int):
 4     """
 5         连接logo系列
 6     :param ip: PLC/设备IPV4地址
 7     :param local_tsap: 本地tsap（PC tsap）
 8     :param remote_tsap: 远程tsap（PLC tsap）
 9     :param rack: 服务器上的机架
10     :param slot: 服务器上的插槽
11     """
12     # 初始化一个客户端
13     my_plc = client.Client()
14     # 设置内部（IP、LocalTSAP、RemoteTSAP）坐标。必须在connect（）之前调用此函数
15     my_plc.set_connection_params(ip, local_tsap, remote_tsap)
16     # 连接到S7服务器
17     my_plc.connect(ip, rack, slot)
18     return my_plc
19 
20 
21 def connect_200smart(ip: str, plc_model=3, rack=0, slot=1):
22     """
23         连接s7-200smart系列
24     :param ip: PLC/设备IPV4地址
25     :param plc_model: 连接类型：1用于PG，2用于OP，3至10用于S7基本
26     :param rack: 服务器上的机架
27     :param slot: 服务器上的插槽
28     """
29     # 初始化一个客户端
30     my_plc = client.Client()
31     # 设置连接资源类型，即客户端,连接到PLC
32     my_plc.set_connection_type(plc_model)
33     # 连接到S7服务器
34     my_plc.connect(ip, rack, slot)
35     return my_plc
36 
37 
38 def connect_plc(ip: str, rack: int, slot: int):
39     """
40         连接s7-1200/1500系列
41     :param ip: PLC/设备IPV4地址
42     :param rack: 服务器上的机架
43     :param slot: 服务器上的插槽
44     """
45     my_plc = client.Client()
46     my_plc.connect(ip, rack, slot)
47     return my_plc

4.读plc
方法介绍及示例
在Client类里提供了主要两种读plc的函数

• read_area(area, dbnumber, start, size)

　　这是读plc最最最重要的方法，功能强大，支持（I，Q，M，DB，V，CT，TM）多存储区读取数据

​ 　　area：区地址类型（十六进制类型），如下图对应

​　　 dbnumber：地址编号（int），只适用于DB区和200samart的V区，其它区全默认0，V区只能填1

​ 　　start：要读取数据的字节起始地址（int）

​ 　　size：要读取的数据类型所占字节长度大小（int），如下字典对应

 1 # 不同类型所占字节大小
 2 TypeSize = {
 3     'int': 2,  # 有符号（-32768～32767）
 4     'bool': 1,  # bool值
 5     'dint': 4,  # 有符号 （-2147483648～2147483647）
 6     'word': 2,  # 无符号（0～65536）
 7     'real': 4,  # 有符号 float类型（这范围记不住了）
 8     'dword': 4,  # 无符号（0～4294967295）
 9     'char': 1,  # CHAR，ASCII字符集，占用1个字节内存，主要针对欧美国家（字符比较少）
10     'string': 255,  # STRING，占用256个字节内存，ASCII字符串，由ASCII字符组成
11     's5time': 2,
12     'wchar': 2,  # WCHAR，Unicode字符集，占用2个字节内存，主要针对亚洲国家（字符比较多）
13     'wstring': 512,  # WSTRING，默认占用512个字节内存（可变），Unicode字符串，由Unicode字符构成
14     'dt': 4,  # DateTime 日期
15     'usint': 1,  # 0～255
16     'sint': 1,  # -128～127
17     'uint': 2,  # 0～4294967295
18     'udint': 4,  # 0～4294967295
19     'lreal': 8,
20     'time': 4,
21     'd': 2,
22     'tod': 4,  # TOD (TIME_OF_DAY)数据作为无符号双整数值存储，被解释为自指定日期的凌晨算起的毫秒数(凌晨 = 0ms)。必须指定小时(24 小时/天)、分钟和秒。可以选择指定小数秒格式。
23     'dtl': 12,  # DTL(日期和时间长型)数据类型使用 12 个字节的结构保存日期和时间信息。可以在块的临时存储器或者 DB 中定义 DTL 数据。
24     'date': 2,  # Date(16位日期值)、
25     'ltod': 8
26 }

　　return：函数最后返回的是一个字节数组，到这里大家不用自己用struct包去解，作者在uitl文件里为大家封装了取不同类型变量值的函数，下面我主要介绍两种，

• bool：get_bool(_bytearray, byte_index, bool_index)

​ 　　_bytearray：字节数组，就是你上面读到的字节数组

​ 　　byte_index：字节索引，这里填0就可以，后面我会详细介绍byte_index和上面read_area()的参数start，size三者的关系，以及灵活应用

​ 　　bool_index： bool值索引，其实就是位(bit)索引（0~7），因为1byte=8bit

• real：get_real(_bytearray, byte_index)

​ 　　参数同上，大家可自己看源码，目前除了bool和string类型，其它都只要两个参数_bytearray和bool_index，有一些类型作者还没写，大家有用到可以自己解。

 1 """
 2         简单示例#1
 3     plc:    s7-1200
 4     变量地址：DB1.DBD36 (1是地址编号，36是起始值)
 5     类型：   real（float）
 6 """ 
 7 from snap7 import util, client
 8 from snap7.snap7types import S7AreaDB
 9 
10 my_plc = client.Client()  # 实例化客户端
11 my_plc.connect('192.168.2.1', 0, 0)  # 连接s7-1200
12 byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaDB, 1, 36, 4)  # 读出变量的字节数组
13 value = util.get_real(byte_arrays, 0)  # 通过数据类型取值
14 my_plc.disconnect()  # 断开连接
15 my_plc.destroy()  # 销毁
16 print(value)
17 
18 --------------------------------------------------------------------------------------
19 
20 """
21         简单示例#2
22     plc:    s7-200SMART
23     变量地址：M1.0 (1是起始值，0是bool索引)
24     类型：   bool
25 """ 
26 from snap7 import util, client
27 from snap7.snap7types import S7AreaMK
28 
29 my_plc = client.Client()  # 实例化客户端
30 my_plc.set_connection_type(3)  # 设置连接资源类型
31 my_plc.connect('192.168.2.2', 0, 1)  # 连接s7-200SMART
32 byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaMK, 0, 1, 1)  # 读出变量的字节数组
33 value = util.get_bool(byte_arrays, 0, 0)  # 通过数据类型取值
34 my_plc.disconnect()  # 断开连接
35 my_plc.destroy()  # 销毁
36 print(value)

这里介绍一下start，size和byte_index之间关系以及如何应用，方便理解个人整理以下如图

 注意多个变量的适用条件必须为同一地址（area），同一地址编号（dbnumber）。所以通过read_area函数可以一次读取同一地址编号上的所有变量

 1 """
 2         示例
 3     plc:    s7-1200
 4     变量地址：[DB4.DBX0.1， DB4.DBD36， DB4.DBW2 .....]
 5     类型：   [bool, float, word ......]
 6 """ 
 7 from snap7 import util, client
 8 from snap7.snap7types import S7AreaDB
 9 
10 my_plc = client.Client()  
11 my_plc.connect('192.168.2.1', 0, 0)  
12 
13 byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaDB, 4, 0, 40)
14 # 这是所有db块，地址编号4的变量，套用图上公公式，最小的起始值是0，size是最大起始值加它类型所占的字节数就是36+float类型所占4个byte长度，所以size是40
15 
16 value1 = util.get_bool(byte_arrays, 0, 1) 
17 # DB4.DBX0.1是bool类型，byte_index = 起始值是0 - 最小的起始值0 = 0
18 
19 value2 = util.get_real(byte_arrays, 36)  
20 # DB4.DBD36是float类型，byte_index = 起始值是36 - 最小的起始值0 = 36
21 
22 value3 = util.get_word(byte_arrays, 2) 
23 # DB4.DBW2是word类型，byte_index = 起始值是2 - 最小的起始值0 = 2
24 
25 my_plc.disconnect() 
26 my_plc.destroy()  
27 print(value1, value2, value3)

• read_multi_vars(items)

　　这是可以一次读取<=19个不同地址类型的变量，由于pdu大小限制一次性读取不能超过19个变量

　　items参数是一个由S7DataItem实例对象组成的列表

　　下面我用作者写的一个示例给大家介绍一下

 1 import ctypes
 2 import snap7
 3 from snap7.common import check_error
 4 from snap7.types import S7DataItem, S7AreaDB, S7WLByte
 5 
 6 client = snap7.client.Client()
 7 client.connect('10.100.5.2', 0, 2)
 8 
 9 data_items = (S7DataItem * 3)()  # 注意就是这里数字不能大于19
10 
11 data_items[0].Area = ctypes.c_int32(S7AreaDB)  # 地址类型
12 data_items[0].WordLen = ctypes.c_int32(S7WLByte)  # 这里的WordLen除了读TM和CT地址时其它地址统一用字节（S7WLByte）。不要用S7WLBit，用位去读需要换算，不嫌麻烦你可以试试
13 data_items[0].Result = ctypes.c_int32(0)  # result用不到写0就可以
14 data_items[0].DBNumber = ctypes.c_int32(200)  # 地址编号
15 data_items[0].Start = ctypes.c_int32(16)  # 变量起始字节地址
16 data_items[0].Amount = ctypes.c_int32(4)  # 字节长度
17 
18 data_items[1].Area = ctypes.c_int32(S7AreaDB)
19 data_items[1].WordLen = ctypes.c_int32(S7WLByte)
20 data_items[1].Result = ctypes.c_int32(0)
21 data_items[1].DBNumber = ctypes.c_int32(200)
22 data_items[1].Start = ctypes.c_int32(12)
23 data_items[1].Amount = ctypes.c_int32(4)  # reading a REAL, 4 bytes
24 
25 data_items[2].Area = ctypes.c_int32(S7AreaDB)
26 data_items[2].WordLen = ctypes.c_int32(S7WLByte)
27 data_items[2].Result = ctypes.c_int32(0)
28 data_items[2].DBNumber = ctypes.c_int32(200)
29 data_items[2].Start = ctypes.c_int32(2)
30 data_items[2].Amount = ctypes.c_int32(2)  # reading an INT, 2 bytes
31 
32 # create buffers to receive the data
33 # use the Amount attribute on each item to size the buffer
34 for di in data_items:
35     # create the buffer
36     buffer = ctypes.create_string_buffer(di.Amount)
37 
38     # cast the pointer to the buffer to the required type
39     pBuffer = ctypes.cast(ctypes.pointer(buffer), ctypes.POINTER(ctypes.c_uint8))
40     di.pData = pBuffer
41 
42 for di in data_items:
43     check_error(di.Result)
44 
45 result, data_items = client.read_multi_vars(data_items)
46 
47 result_values = []
48 # function to cast bytes to match data_types[] above
49 byte_to_value = [snap7.util.get_real, snap7.util.get_real, snap7.util.get_int]
50 
51 # unpack and test the result of each read
52 for i in range(0, len(data_items)):
53     btv = byte_to_value[i]
54     di = data_items[i]
55     value = btv(di.pData, 0)
56     result_values.append(value)
57 print(result_values)
58 
59 client.disconnect()
60 client.destroy()

5.写plc

方法介绍及示例

对变量赋值同样也介绍两种方法

• write_area(area, dbnumber, start, data)

要想对变量赋值，必须先读取变量数组，然后在把要写入的值设置到缓存，最后在写到plc。

三步顺序：

​ 第一步：byte_arrays = read_area() 或 byte_arrays = bytearray(变量类型所占字节大小)

​ 　　这个不介绍了不懂看上面读plc方法介绍

​ 第二步：在snap7.util里作者同样封装了不同类型变量更改字节数组的方法，这里拿bool类型描述一下，因为 其他类型参数基本都一样，大家可看源码

• set_bool(_bytearray, byte_index, bool_index, value)

​　　 _bytearray：字节数组

​　　 byte_index：字节索引

​ 　　bool_index：位索引

​ 　　value：要写入的值（注意必须与要赋值的变量类型一致）

​ 第三步：在通过write_area()函数把值写进plc

• ​ write_area(area, dbnumber, start, data)

​ 　　area：地址类型

​ 　　dbnumber： 地址编号

​ 　　start：字节起始值

​　　 data： 字节数组（就是你第一步读出来的字节数组）

 1 """
 2         简单示例#1
 3     plc:    s7-200SMART
 4     变量地址：M1.0 (1是起始值，0是bool索引)
 5     类型：   bool
 6 """
 7 from snap7 import util, client
 8 from snap7.snap7types import S7AreaMK
 9 
10 my_plc = client.Client()
11 my_plc.set_connection_type(3)
12 my_plc.connect('192.168.2.101', 0, 1)
13 byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaMK, 0, 1, 1)
14 print('赋值前', util.get_bool(byte_arrays, 0, 0))
15 util.set_bool(byte_arrays, 0, 0, 1)
16 my_plc.write_area(S7AreaMK, 0, 1, byte_arrays)
17 print('赋值后', util.get_bool(byte_arrays, 0, 0))
18 my_plc.disconnect()
19 my_plc.destroy()
20 
21 -----------------------------------------------------------------------------------------
22 
23 """
24         简单示例#2
25     plc:    s7-1200
26     变量地址：Q1.2 (1是起始值，2是bool索引)
27     类型：   bool
28 """ 
29 from snap7 import util, client
30 from snap7.snap7types import S7AreaPA
31 
32 my_plc = client.Client()  
33 my_plc.connect('192.168.2.1', 0, 1)  
34 byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaPA, 0, 1, 1)  
35 print('赋值前', util.get_bool(byte_arrays, 0, 2))
36 util.set_bool(byte_arrays, 0, 2, 1)  
37 my_plc.write_area(S7AreaPA, 0, 1, byte_arrays)
38 print('赋值后', util.get_bool(byte_arrays, 0, 2))
39 my_plc.disconnect()  
40 my_plc.destroy()  

同读的思维一样，我们这里也可以一次为同一地址，同一地址编号所有变量赋值

 1 """
 2        示例
 3    plc:    s7-200SMART
 4    变量地址：V100.0  VD104
 5    类型：   bool    real
 6 """
 7 from snap7 import util, client
 8 from snap7.snap7types import S7AreaDB
 9 
10 my_plc = client.Client()
11 my_plc.set_connection_type(3)
12 my_plc.connect('192.168.2.101', 0, 1)
13 byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaDB, 1, 0, 108)
14 print('赋值前', util.get_bool(byte_arrays, 100, 0), '赋值前', util.get_real(byte_arrays, 104))
15 util.set_bool(byte_arrays, 100, 0, 1)
16 util.set_real(byte_arrays, 104, 999.99)
17 my_plc.write_area(S7AreaDB, 1, 0, byte_arrays)
18 print('赋值后', util.get_bool(byte_arrays, 100, 0), '赋值后', util.get_real(byte_arrays, 104))
19 my_plc.disconnect()
20 my_plc.destroy()

• write_multi_vars(items)

这同样也是一个可以一次为多个不同地址变量赋值的函数（同样不能大于19个）

还是用作者的例子（参数用法大同小异）

 1 import ctypes
 2 import snap7
 3 from snap7.types import S7WLByte, S7DataItem, S7WLWord, S7WLReal, S7WLTimer
 4 from snap7.types import areas, wordlen_to_ctypes
 5 from snap7.util import set_int, set_real, set_word, get_int, get_real, get_s5time
 6 
 7 
 8 client = snap7.client.Client()
 9 client.connect('192.168.100.100', 0, 2)
10 
11 items = []
12 
13 
14 def set_data_item(area, word_len, db_number: int, start: int, amount: int, data: bytearray) -> S7DataItem:
15     item = S7DataItem()
16     item.Area = ctypes.c_int32(area)
17     item.WordLen = ctypes.c_int32(word_len)
18     item.DBNumber = ctypes.c_int32(db_number)
19     item.Start = ctypes.c_int32(start)
20     item.Amount = ctypes.c_int32(amount)
21     array_class = ctypes.c_uint8 * len(data)
22     cdata = array_class.from_buffer_copy(data)
23     item.pData = ctypes.cast(cdata, ctypes.POINTER(array_class)).contents
24     return item
25 
26 
27 int_values = [10, 20, 30, 40]
28 ints = bytearray(len(int_values) * 2)
29 for i, value in enumerate(int_values):
30     set_int(ints, i * 2, value)
31 
32 real = bytearray(4)
33 set_real(real, 0, 42.5)
34 
35 counters = 0x2999.to_bytes(2, 'big') + 0x1111.to_bytes(2, 'big')
36 
37 item1 = set_data_item(area=areas.DB, word_len=S7WLWord, db_number=1, start=0, amount=4, data=ints)
38 item2 = set_data_item(area=areas.DB, word_len=S7WLReal, db_number=1, start=8, amount=1, data=real)
39 item3 = set_data_item(area=areas.TM, word_len=S7WLTimer, db_number=0, start=2, amount=2, data=counters)
40 
41 items.append(item1)
42 items.append(item2)
43 items.append(item3)
44 
45 client.write_multi_vars(items)
46 
47 db_int = client.db_read(1, 0, 8)
48 db_real = client.db_read(1, 8, 12)
49 db_counters = client.ct_read(2, 2)
50 
51 print(f'int values: {[get_int(db_int, i * 2) for i in range(4)]}')
52 print(f'real value: {get_real(db_real, 0)}')
53 print(f'counters: {get_s5time(counters, 0)}, {get_s5time(counters, 2)}')

6.总结

不总了，有问题大家随时交流