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:
- 基于以太网，网线连接
- 跨平台，支持 Windows、 Linux、Mac等主流操作系统
  1. Windows系统包括目前主流的Win7/8/10 的32位或64位
  2. Linux系统包括: CentOs、 Debian、 RedHat、 Ubuntu等32位或64位系统
- 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
- 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
1. sudo apt-get install python-pip3
2. sudo pip3 install python-snap7
第二种方式
1. 通过以下命令下载snap7:
  
  git clone https://github.com/lizengjie/snap7-debian.git
2. 编译：（arm_v7_linux不行就arm_v6_linux）
  
  cd snap7-debian/build/unix && sudo make -f arm_v7_linux.mk all
3. 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
4. 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

plc	rack	slot
s7-200smart	0	1
s7-300	0	2
s7-400/WIN AC	见硬件组态	见硬件组态
s7-1200/1500	0	0/1

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：

connection_type	值
PG	1
OP	2
S7-Basic	3-10

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
```
set_connection_type(connection_type） #选用
set_connection_params(ip, local_tsap, remote_tsap)  #选用
connect(ip, rack, slot)
disconnect()
destroy()
```

连接plc

第一步首先实例化一个Client对象

from snap7 import clientmy_plc = client.Client()

第二步调用connect()的方法

from snap7 import clientmy_plc = client.Client()# my_plc.set_connection_type(3)  如果连接的是s7-200smart系列plc
# set_connection_params(ip, local_tsap, remote_tsap)  如果连接的是logo！系列plcmy_plc.connect(ip, rack, slot)
# 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print(my_plc.get_connected())
# 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

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

代码示例

from snap7 import clientdef connect_logo(ip: str, local_tsap: int, remote_tsap: int, rack: int, slot: int):"""连接logo系列:param ip: PLC/设备IPV4地址:param local_tsap: 本地tsap（PC tsap）:param remote_tsap: 远程tsap（PLC tsap）:param rack: 服务器上的机架:param slot: 服务器上的插槽"""# 初始化一个客户端my_plc = client.Client()# 设置内部（IP、LocalTSAP、RemoteTSAP）坐标。必须在connect（）之前调用此函数my_plc.set_connection_params(ip, local_tsap, remote_tsap)# 连接到S7服务器my_plc.connect(ip, rack, slot)return my_plcdef connect_200smart(ip: str, plc_model=3, rack=0, slot=1):"""连接s7-200smart系列:param ip: PLC/设备IPV4地址:param plc_model: 连接类型：1用于PG，2用于OP，3至10用于S7基本:param rack: 服务器上的机架:param slot: 服务器上的插槽"""# 初始化一个客户端my_plc = client.Client()# 设置连接资源类型，即客户端,连接到PLCmy_plc.set_connection_type(plc_model)# 连接到S7服务器my_plc.connect(ip, rack, slot)return my_plcdef connect_plc(ip: str, rack: int, slot: int):"""连接s7-1200/1500系列:param ip: PLC/设备IPV4地址:param rack: 服务器上的机架:param slot: 服务器上的插槽"""my_plc = client.Client()my_plc.connect(ip, rack, slot)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

I	Q	M	DB/V	CT	TM
0x81	0x82	0x83	0x84	0x1C	0x1D

# 不同类型所占字节大小
TypeSize = {'int': 2,  # 有符号（-32768～32767）'bool': 1,  # bool值'dint': 4,  # 有符号 （-2147483648～2147483647）'word': 2,  # 无符号（0～65536）'real': 4,  # 有符号 float类型（这范围记不住了）'dword': 4,  # 无符号（0～4294967295）'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）'string': 255,  # STRING，占用256个字节内存，ASCII字符串，由ASCII字符组成's5time': 2,'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）'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'dt': 4,  # DateTime 日期'usint': 1,  # 0～255'sint': 1,  # -128～127'uint': 2,  # 0～4294967295'udint': 4,  # 0～4294967295'lreal': 8,'time': 4,'d': 2,'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。'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。'date': 2,  # Date(16位日期值)、'ltod': 8
}

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。

"""简单示例#1plc:    s7-1200变量地址：DB1.DBD36 (1是地址编号，36是起始值)类型：   real（float）
"""
from snap7 import util, client
from snap7.snap7types import S7AreaDBmy_plc = client.Client()  # 实例化客户端
my_plc.connect('192.168.2.1', 0, 0)  # 连接s7-1200
byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaDB, 1, 36, 4)  # 读出变量的字节数组
value = util.get_real(byte_arrays, 0)  # 通过数据类型取值
my_plc.disconnect()  # 断开连接
my_plc.destroy()  # 销毁
print(value)--------------------------------------------------------------------------------------"""简单示例#2plc:    s7-200SMART变量地址：M1.0 (1是起始值，0是bool索引)类型：   bool
"""
from snap7 import util, client
from snap7.snap7types import S7AreaMKmy_plc = client.Client()  # 实例化客户端
my_plc.set_connection_type(3)  # 设置连接资源类型
my_plc.connect('192.168.2.2', 0, 1)  # 连接s7-200SMART
byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaMK, 0, 1, 1)  # 读出变量的字节数组
value = util.get_bool(byte_arrays, 0, 0)  # 通过数据类型取值
my_plc.disconnect()  # 断开连接
my_plc.destroy()  # 销毁
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

"""示例plc:    s7-1200变量地址：[DB4.DBX0.1， DB4.DBD36， DB4.DBW2 .....]类型：   [bool, float, word ......]
"""
from snap7 import util, client
from snap7.snap7types import S7AreaDBmy_plc = client.Client()
my_plc.connect('192.168.2.1', 0, 0)  byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaDB, 4, 0, 40)
# 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40value1 = util.get_bool(byte_arrays, 0, 1)
# DB4.DBX0.1是bool类型，byte_index = 起始值是0 - 最小的起始值0 = 0value2 = util.get_real(byte_arrays, 36)
# DB4.DBD36是float类型，byte_index = 起始值是36 - 最小的起始值0 = 36value3 = util.get_word(byte_arrays, 2)
# DB4.DBW2是word类型，byte_index = 起始值是2 - 最小的起始值0 = 2my_plc.disconnect()
my_plc.destroy()
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

import ctypes
import snap7
from snap7.common import check_error
from snap7.types import S7DataItem, S7AreaDB, S7WLByteclient = snap7.client.Client()
client.connect('10.100.5.2', 0, 2)data_items = (S7DataItem * 3)()  # 注意就是这里数字不能大于19data_items[0].Area = ctypes.c_int32(S7AreaDB)  # 地址类型
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
data_items[0].Result = ctypes.c_int32(0)  # result用不到写0就可以
data_items[0].DBNumber = ctypes.c_int32(200)  # 地址编号
data_items[0].Start = ctypes.c_int32(16)  # 变量起始字节地址
data_items[0].Amount = ctypes.c_int32(4)  # 字节长度data_items[1].Area = ctypes.c_int32(S7AreaDB)
data_items[1].WordLen = ctypes.c_int32(S7WLByte)
data_items[1].Result = ctypes.c_int32(0)
data_items[1].DBNumber = ctypes.c_int32(200)
data_items[1].Start = ctypes.c_int32(12)
data_items[1].Amount = ctypes.c_int32(4)  # reading a REAL, 4 bytesdata_items[2].Area = ctypes.c_int32(S7AreaDB)
data_items[2].WordLen = ctypes.c_int32(S7WLByte)
data_items[2].Result = ctypes.c_int32(0)
data_items[2].DBNumber = ctypes.c_int32(200)
data_items[2].Start = ctypes.c_int32(2)
data_items[2].Amount = ctypes.c_int32(2)  # reading an INT, 2 bytes# create buffers to receive the data
# use the Amount attribute on each item to size the buffer
for di in data_items:# create the bufferbuffer = ctypes.create_string_buffer(di.Amount)# cast the pointer to the buffer to the required typepBuffer = ctypes.cast(ctypes.pointer(buffer), ctypes.POINTER(ctypes.c_uint8))di.pData = pBufferfor di in data_items:check_error(di.Result)result, data_items = client.read_multi_vars(data_items)result_values = []
# function to cast bytes to match data_types[] above
byte_to_value = [snap7.util.get_real, snap7.util.get_real, snap7.util.get_int]# unpack and test the result of each read
for i in range(0, len(data_items)):btv = byte_to_value[i]di = data_items[i]value = btv(di.pData, 0)result_values.append(value)
print(result_values)client.disconnect()
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）

"""简单示例#1plc:    s7-200SMART变量地址：M1.0 (1是起始值，0是bool索引)类型：   bool
"""
from snap7 import util, client
from snap7.snap7types import S7AreaMKmy_plc = client.Client()
my_plc.set_connection_type(3)
my_plc.connect('192.168.2.101', 0, 1)
byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaMK, 0, 1, 1)
print('赋值前', util.get_bool(byte_arrays, 0, 0))
util.set_bool(byte_arrays, 0, 0, 1)
my_plc.write_area(S7AreaMK, 0, 1, byte_arrays)
print('赋值后', util.get_bool(byte_arrays, 0, 0))
my_plc.disconnect()
my_plc.destroy()-----------------------------------------------------------------------------------------"""简单示例#2plc:    s7-1200变量地址：Q1.2 (1是起始值，2是bool索引)类型：   bool
"""
from snap7 import util, client
from snap7.snap7types import S7AreaPAmy_plc = client.Client()
my_plc.connect('192.168.2.1', 0, 1)
byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaPA, 0, 1, 1)
print('赋值前', util.get_bool(byte_arrays, 0, 2))
util.set_bool(byte_arrays, 0, 2, 1)
my_plc.write_area(S7AreaPA, 0, 1, byte_arrays)
print('赋值后', util.get_bool(byte_arrays, 0, 2))
my_plc.disconnect()
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

"""示例plc:    s7-200SMART变量地址：V100.0  VD104类型：   bool    real
"""
from snap7 import util, client
from snap7.snap7types import S7AreaDBmy_plc = client.Client()
my_plc.set_connection_type(3)
my_plc.connect('192.168.2.101', 0, 1)
byte_arrays = my_plc.read_area(S7AreaDB, 1, 0, 108)
print('赋值前', util.get_bool(byte_arrays, 100, 0), '赋值前', util.get_real(byte_arrays, 104))
util.set_bool(byte_arrays, 100, 0, 1)
util.set_real(byte_arrays, 104, 999.99)
my_plc.write_area(S7AreaDB, 1, 0, byte_arrays)
print('赋值后', util.get_bool(byte_arrays, 100, 0), '赋值后', util.get_real(byte_arrays, 104))
my_plc.disconnect()
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）

import ctypes
import snap7
from snap7.types import S7WLByte, S7DataItem, S7WLWord, S7WLReal, S7WLTimer
from snap7.types import areas, wordlen_to_ctypes
from snap7.util import set_int, set_real, set_word, get_int, get_real, get_s5timeclient = snap7.client.Client()
client.connect('192.168.100.100', 0, 2)items = []def set_data_item(area, word_len, db_number: int, start: int, amount: int, data: bytearray) -> S7DataItem:item = S7DataItem()item.Area = ctypes.c_int32(area)item.WordLen = ctypes.c_int32(word_len)item.DBNumber = ctypes.c_int32(db_number)item.Start = ctypes.c_int32(start)item.Amount = ctypes.c_int32(amount)array_class = ctypes.c_uint8 * len(data)cdata = array_class.from_buffer_copy(data)item.pData = ctypes.cast(cdata, ctypes.POINTER(array_class)).contentsreturn itemint_values = [10, 20, 30, 40]
ints = bytearray(len(int_values) * 2)
for i, value in enumerate(int_values):set_int(ints, i * 2, value)real = bytearray(4)
set_real(real, 0, 42.5)counters = 0x2999.to_bytes(2, 'big') + 0x1111.to_bytes(2, 'big')item1 = set_data_item(area=areas.DB, word_len=S7WLWord, db_number=1, start=0, amount=4, data=ints)
item2 = set_data_item(area=areas.DB, word_len=S7WLReal, db_number=1, start=8, amount=1, data=real)
item3 = set_data_item(area=areas.TM, word_len=S7WLTimer, db_number=0, start=2, amount=2, data=counters)items.append(item1)
items.append(item2)
items.append(item3)client.write_multi_vars(items)db_int = client.db_read(1, 0, 8)
db_real = client.db_read(1, 8, 12)
db_counters = client.ct_read(2, 2)print(f'int values: {[get_int(db_int, i * 2) for i in range(4)]}')
print(f'real value: {get_real(db_real, 0)}')
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