Siemens S7-Konnektor

Übersicht

Der Siemens S7-Konnektor ermöglicht die direkte Kommunikation mit Siemens S7-Serie SPSen ohne OPC UA oder andere Middleware.

Konnektor-Typen:

• S7Reader - Daten von S7-SPSen lesen
• S7Writer - Daten auf S7-SPSen schreiben

Unterstützte SPSen:

• S7-300
• S7-400
• S7-1200
• S7-1500

Basiskonfiguration

S7 Reader

{
  "type": "S7Reader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.0.1:102",
    "pollingRate": 1000,
    "rack": 0,
    "slot": 2
  },
  "variables": [
    {
      "key": "temperature",
      "dataType": "Real",
      "memoryArea": "DB",
      "blockNumber": 1,
      "startIdx": 0,
      "size": 4,
      "bitOrder": "BigEndian"
    },
    {
      "key": "counter",
      "dataType": "Dint",
      "memoryArea": "DB",
      "blockNumber": 1,
      "startIdx": 4,
      "size": 4,
      "bitOrder": "BigEndian"
    }
  ]
}

S7 Writer

{
  "type": "S7Writer",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.0.1:102",
    "rack": 0,
    "slot": 2
  },
  "variables": [
    {
      "key": "setpoint",
      "dataType": "Real",
      "memoryArea": "DB",
      "blockNumber": 1,
      "startIdx": 100,
      "size": 4,
      "bitOrder": "BigEndian"
    }
  ]
}

Konfigurationsparameter

Endpoint

SPS-IP-Adresse und Port (Standardport ist 102):

{
  "endpoint": "192.168.0.1:102"
}

Rack und Slot

Physische Position des CPU-Moduls:

{
  "rack": 0,
  "slot": 2
}

Häufige Konfigurationen:

• S7-300: rack=0, slot=2
• S7-400: rack=0, slot=2 oder 3
• S7-1200: rack=0, slot=1
• S7-1500: rack=0, slot=1

Abfragerate

Für Reader Intervall in Millisekunden:

{
  "pollingRate": 1000
}

Speicherbereiche

DB (Datenbausteine)

Häufigster Bereich für strukturierte Daten:

{
  "key": "temperature",
  "dataType": "Real",
  "memoryArea": "DB",
  "blockNumber": 1,
  "startIdx": 0,
  "size": 4
}

Erfordert blockNumber zur Angabe, welcher DB.

M (Merker/Flags)

Allzweckspeicher:

{
  "key": "flag_value",
  "dataType": "Word",
  "memoryArea": "M",
  "startIdx": 0,
  "size": 2
}

I (Inputs)

Physische Eingangssignale (nur lesen):

{
  "key": "sensor_input",
  "dataType": "Bool",
  "memoryArea": "I",
  "startIdx": 0,
  "size": 1
}

Q (Outputs)

Physische Ausgangssignale (lesen/schreiben):

{
  "key": "motor_output",
  "dataType": "Bool",
  "memoryArea": "Q",
  "startIdx": 0,
  "size": 1
}

C (Counters)

Zählerwerte:

{
  "key": "production_count",
  "dataType": "Word",
  "memoryArea": "C",
  "startIdx": 0,
  "size": 2
}

Datentypen

Bool (1 Bit)

Boolescher Wert:

{
  "dataType": "Bool",
  "size": 1
}

Byte (8 Bit)

8-bit unsigned integer (0-255):

{
  "dataType": "Byte",
  "size": 1
}

Word (16 Bit)

16-bit unsigned integer (0-65535):

{
  "dataType": "Word",
  "size": 2
}

Dword (32 Bit)

32-bit unsigned integer:

{
  "dataType": "Dword",
  "size": 4
}

Int (16 Bit signed)

16-bit signed integer (-32768 bis 32767):

{
  "dataType": "Int",
  "size": 2
}

Dint (32 Bit signed)

32-bit signed integer:

{
  "dataType": "Dint",
  "size": 4
}

Real (32 Bit float)

32-bit floating point:

{
  "dataType": "Real",
  "size": 4
}

Char (8 Bit ASCII)

ASCII-Zeichen:

{
  "dataType": "Char",
  "size": 1
}

Byte-Reihenfolge

S7-SPSen verwenden standardmäßig Big Endian-Byte-Reihenfolge:

{
  "bitOrder": "BigEndian"
}

Variablenstruktur

Vollständige Variablendefinition:

{
  "key": "temperature",        // Meddle-Payload-Schlüssel
  "dataType": "Real",          // S7-Datentyp
  "memoryArea": "DB",          // Speicherbereich
  "blockNumber": 1,            // DB-Nummer (für DB-Bereich)
  "startIdx": 0,               // Start-Byte-Offset
  "size": 4,                   // Größe in Bytes
  "bitOrder": "BigEndian"      // Byte-Reihenfolge
}

Häufige Anwendungsfälle

1. Produktionsüberwachung

{
  "type": "S7Reader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.10:102",
    "pollingRate": 1000,
    "rack": 0,
    "slot": 2
  },
  "variables": [
    {
      "key": "machine_status",
      "dataType": "Word",
      "memoryArea": "DB",
      "blockNumber": 10,
      "startIdx": 0,
      "size": 2,
      "bitOrder": "BigEndian"
    },
    {
      "key": "production_count",
      "dataType": "Dint",
      "memoryArea": "DB",
      "blockNumber": 10,
      "startIdx": 2,
      "size": 4,
      "bitOrder": "BigEndian"
    },
    {
      "key": "cycle_time",
      "dataType": "Real",
      "memoryArea": "DB",
      "blockNumber": 10,
      "startIdx": 6,
      "size": 4,
      "bitOrder": "BigEndian"
    }
  ]
}

2. Prozesssteuerung

{
  "type": "S7Writer",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.10:102",
    "rack": 0,
    "slot": 2
  },
  "variables": [
    {
      "key": "temperature_setpoint",
      "dataType": "Real",
      "memoryArea": "DB",
      "blockNumber": 20,
      "startIdx": 0,
      "size": 4,
      "bitOrder": "BigEndian"
    },
    {
      "key": "enable_process",
      "dataType": "Bool",
      "memoryArea": "M",
      "startIdx": 0,
      "size": 1,
      "bitOrder": "BigEndian"
    }
  ]
}

3. Digitale I/O-Überwachung

{
  "type": "S7Reader",
  "config": {
    "endpoint": "192.168.1.10:102",
    "pollingRate": 500,
    "rack": 0,
    "slot": 2
  },
  "variables": [
    {
      "key": "emergency_stop",
      "dataType": "Bool",
      "memoryArea": "I",
      "startIdx": 0,
      "size": 1,
      "bitOrder": "BigEndian"
    },
    {
      "key": "motor_running",
      "dataType": "Bool",
      "memoryArea": "Q",
      "startIdx": 0,
      "size": 1,
      "bitOrder": "BigEndian"
    }
  ]
}

Fehlerbehebung

Verbindung fehlgeschlagen

Lösungen:

• SPS-IP-Adresse und Port überprüfen
• Netzwerkkonnektivität prüfen: ping [plc-ip]
• Sicherstellen, dass SPS externe Verbindungen erlaubt (SPS-Konfiguration prüfen)
• Rack- und Slot-Nummern mit SPS-Konfiguration abgleichen
• Firewall-Regeln prüfen (Port 102)

Zugriff verweigert

Lösungen:

• SPS-Schutzeinstellungen prüfen
• Sicherstellen, dass PUT/GET-Kommunikation in der SPS aktiviert ist
• Prüfen, ob SPS keinen Passwortschutz hat
• Prüfen, ob SPS im RUN-Modus ist (einige Operationen erfordern STOP-Modus)

Falsche Datenwerte

Lösungen:

• startIdx (Byte-Offset) überprüfen
• size mit Datentyp abgleichen
• blockNumber für DB-Bereiche bestätigen
• bitOrder überprüfen (sollte BigEndian für S7 sein)
• TIA Portal oder STEP 7 zur Überprüfung des Speicherlayouts verwenden

Langsame Leistung

Lösungen:

• pollingRate erhöhen, um Frequenz zu reduzieren
• Aufeinanderfolgende Speicheradressen gruppieren
• Anzahl der Variablen reduzieren
• Netzwerklatenz prüfen

Best Practices

1. Datenbausteine verwenden: Daten in DBs für bessere Struktur organisieren
2. Speicherlayout dokumentieren: Karte der DB-Struktur führen
3. Aufeinanderfolgende Adressen: Effizienter als verstreute Lesungen
4. STOP-Modus: Sicherer für erste Tests
5. Datentypen: Genau mit SPS-Programmtypen abgleichen

Einschränkungen

Achtung

• Schreiboperationen sind nicht vollständig getestet - in Produktion mit Vorsicht verwenden
• Einige erweiterte S7-Funktionen werden möglicherweise nicht unterstützt
• Optimierte DBs erfordern möglicherweise spezielle Behandlung

Verwandte Konnektoren

• OPC UA - Alternative mit breiterer Unterstützung
• Modbus - Alternatives industrielles Protokoll
• Filter - S7-Daten filtern
• InfluxDB Writer - S7-Daten speichern

Zusätzliche Ressourcen

• Siemens TIA Portal
• STEP 7