S7

S7
Zweck / Funktion
Dieses Modul dient zur Integration von Simatic/S7/Logo! Steuerungen in die FHEM
Allgemein
Typ	Inoffiziell
Details
Dokumentation	siehe Forum
Support (Forum)	Sonstige Systeme
Modulname	44_S7.pm
Ersteller	Charlie71 (Forum / Wiki)
Wichtig: sofern vorhanden, gilt im Zweifel immer die (englische) Beschreibung in der commandref!

Die Simatic Steuerungsfamilie incl Logo! von Siemens ist eine Speicherprogrammierbare Steuerung. Dieses Modul unterstützt folgende Siemens Steuerungen sofern sie eine Ethernet Schnittstelle verfügen.

• S7 300/400/WinAC CPU
• S7 1200/1500 CPU
• S7 200/LOGO 0BA7

Unterstützte Plattformen

Ab der Version V2.0 werden nun alle Plattformen auf denen FHEM läuft unterstützt.

Auf folgenden Plattformen wurde das Modul bereits erfolgreich getestet:

Plattfromtestergebnisse:

Plattform	Teststatus	Bemerkung
ARMv6	passed	raspberry pi
AMD64	passed	Mintlinux
MIPS	passed	Fritzbox 7390

FHEM Modul

Das FHEM Modul besteht aus folgenden Dateien:

• 44_S7.pm ... das zentrale Modul stellt die Kommunikation zur SPS her und koordiniert das regelmäßige Abholen des Lesespeicherblöcke von der SPS.
• 44_S7_ARead.pm ... hiermit lässt sich ein readonly analoger Datenpunkt erstellen
• 44_S7_AWrite.pm ... hiermit lässt sich ein analoger Datenpunkt zum Schreiben an die SPS erstellen
• 44_S7_DRead.pm ... hiermit lässt sich ein digitaler/binary readonly Datenpunkt erstellen
• 44_S7_DWrite.pm ... hiermit lässt sich ein digitaler/binary Datenpunkt zum Schreiben erstellen
• 44_S7_Client.pm ... dieses Modul beinhaltet die S7 Protokoll (Es basiert auf Snap7 - Settimino)

Das Modul ist derzeit inoffziell. Die jeweils aktuelle Modul-Version steht in diesem Beitrag zum Download bereit.

Installationsanleitung

Alle vorher aufgelisteten Files in FHEM Unterverzeichnis kopieren.

Funktionsprinzip

(nur wichtig fürs Basisverständnis) Hier wird die grundsätzliche Funktionsweise des Moduls erklärt: Es lassen sich Lesespeicherblöcke (Readings) und Schreibspeicherblöcke (Writings) konfigurieren.

Lesespeicherblock (SPS --> FHEM): Der konfigurierte Speicherblock wird in diskreten Zeitabständen von der SPS gelesen. Anschließend werden alle Analogen readonly Datenpunkte und alle Digitalen/binary readonly Datenpunkte die an diesem Speicherblock 'hängen' aktualisiert.

Schreibspeicherblock (FHEM --> SPS): Die Schreibspeicherblöcke werden nur 'on demand' an die SPS geschickt. DH wird ein wert eines analogen Datenpunkts (zum Schreiben) geändert so wird der Wert im internen Abbild des Speicherblocks aktualisiert und anschliessend der gesamte Speicherblock zur SPS geschoben.

Aus diesem Konzept ergeben sich folgende Rahmenbedingungen: Ein Speicherbyte in der SPS kann entweder einem Reading oder einem Writing zugeordnet werden. Auf jeden Fall soll vermieden werden, dass ein Byte sowohl Reading gelesen als auch Writing überschrieben wird.

Vorbereitung auf der SPS

Die SPS muss für die Verbindung mit FHEM vorbereitet werden. Die SPS benötigt selbstverständlich eine fixe IP Adresse.

Weiters muss eine Serververbindung auf der SPS eingerichtet werden, diese sollte wie folgt konfiguriert werden:

• Es sollten alle Verbindungen akzeptiert werden (Wenn die Verbindung erfolgreich aufgebaut werden kann kann die IP natürlich auf den FHEM Server eingeschränkt werden.)
• Die Remote TSAP von FHEM beträgt defaultmäßig 01.00

Die weitere Vorgehensweise hängt nun von der SPS ab: Es muss nun entweder Rack und Slot der SPS für die Konfig notiert werden oder es muss eine lokale TSAP festgelegt werden. Aus dieser lokale TSAP muss dann rack und slot nach folgenden Zusammenhang berechnet werden:

LocalTSAP = 0x0100+( $rack * 0x20) + $slot;

Anmerkung: Bei Verwendung einer Siemens Logo wird davon ausgegangen dass eine lokale TSAP von 02.00 konfiguriert wurde (Mit Operatorpanel verbinden)

Defines (Config)

Eine Konfigurationsanleitung für die Siemens Logo findest du weiter unten.

Define für das Modul S7

Als ersten Schritt muss eine Verbindung mit der SPS eingerichtet werden. Dazu verwendet man das S7 Modul. Es müssen die Attribute für Read* und Write* konfiguriert werden.

define <name> S7 <ip_address> <rack> <slot> [<Intervall>]

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des Devices
<ip_address>	IP Adresse der SPS
<rack>	hängt von den Einstellungen der SPS ab
<slot>	hängt von den Einstellungen der SPS ab
<Intervall>	Intervall in s, in dem geprüft wird ob ein Speicherblock von der SPS gelesen werden soll (Default 1s)

Aus dem rack und dem slot Parameter wird berechnet das Modul die Remote TSAP:

$RemoteTSAP = 0x0100+( $rack * 0x20) + $slot;

Die LocalTSAP ist fix mit 0x0100 vorgegeben.

Konfigurationsbeispiel

define mySPS S7 10.0.0.241 0 0

Attribute

Parameter	Beschreibung
ReadDB-Config	Konfiguration eines DB Speicherblocks der von der SPS gelesen werden soll (SPS -> FHEM)
ReadFlags-Config	Konfiguration eines Merker Speicherblocks der von der SPS gelesen werden soll (SPS -> FHEM)
ReadInputs-Config	Konfiguration eines Eingangsspeicherblocks der von der SPS gelesen werden soll (SPS -> FHEM)
ReadOutputs-Config	Konfiguration eines Ausgangsspeicherblocks der von der SPS gelesen werden soll (SPS -> FHEM)
WriteDB-Config	Konfiguration eines DB Speicherblocks der zur SPS geschrieben werden soll (FHEM -> SPS)
WriteFlags-Config	Konfiguration eines Merker Speicherblocks der zur SPS geschrieben werden soll (FHEM -> SPS)
WriteInputs-Config	Konfiguration eines Eingangsspeicherblocks der zur SPS geschrieben werden soll (FHEM -> SPS)
WriteOutputs-Config	Konfiguration eines Ausgangsspeicherblocks der zur SPS geschrieben werden soll (FHEM -> SPS)

Die Attribute ReadDB-Config, ReadFlags-Config, ReadInputs-Config, ReadOutputs-Config verwenden folgendes Format:

<DB> <STARTPOSITION> <LENGTH> <INTERVAL> [<DB> <STARTPOSITION> <LENGTH> <INTERVAL>]

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<DB>	Nummer des Datenbausteins
<STARTPOSITION>	Startadresse [Byte]
<LENGTH>	Länge in Bytes
<INTERVAL>	Aktualisierungsintervall [s]

Hinweis: Es lassen sich mehrere Lesespeicherblöcke mit unterschiedlichen Aktualisierungsintervallen konfigurieren.

Tipp: Wenn ihr Analoge Daten auf FHEM loggen möchtet, dann ist es sinnvoll eine eigenen Speicherbereich zu definieren, der wesentlich langsamer gelesen wird als digitale Eingänge. Grund: Es wird sonst im logfile sehr viele Daten gespeichert, außerdem benötigt der Aufbau einer Grafik mit vielen Daten sehr lange.

Die Attribute WriteDB-Config, WriteFlags-Config, WriteInputs-Config, WriteOutputs-Config verwenden folgendes Format:

<DB> <STARTPOSITION> <LENGTH> [<DB> <STARTPOSITION> <LENGTH>]

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<DB>	Nummer des Datenbausteins
<STARTPOSITION>	Startadresse [Byte]
<LENGTH>	Länge in Bytes

Hinweis: Bei jeder Schreiboperation wird IMMER der komplette Speicherblock vom FHEM zur SPS geschrieben.

Digitale readonly Datenpunkte

Mit diesem Modul kann man ein Bit aus der S7 auslesen.

define <name> S7_DRead {inputs|outputs|flags|db} <DB> <byteaddress>.<bitaddress>

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des digitalen Datenpunktes
outputs|flags|db	wählt den Bausteintyp auf der SPS aus
<DB>	Nummer des Datenbausteins
<byteadresse>.<bitadress>	Adresse des zu lesenden Bits

Konfigurationsbeispiel

define Lampe S7_DRead db 0 95.3

Analoge readonly Datenpunkte

Mit diesem Mudul kann man integer/float Werte von der SPS lesen:

define <name> S7_ARead {inputs|outputs|flags|db} <DB> <start> {u8|s8|u16|s16|u32|s32|float}

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des digitalen Datenpunktes
outputs|flags|db	wählt den Bausteintyp auf der SPS aus
<DB>	Nummer des Datenbausteins
<start>	Adresse des ersten Bytes
s8|u16|s16|u32|s32|float	Datentyp des Datenpunkts: u8 = unsigned char , 1 Byte , 0 to 255 s8 = signed char , 1 Byte , -128 to 127 u16 = unsigned int , 2 Byte , 0 to 65,535 s16 = signed int , 2 Byte , -32,768 to 32,767 u32 = unsigned long , 4 Byte , 0 to 4,294,967,295 s32 = signed long , 4 Byte , -2,147,483,648 to 2,147,483,647 float = float , 4 Byte , 1.2E-38 to 3.4E+38

Konfigurationsbeispiel

define Innentemperatur S7_ARead db 0 44 float

Attribute

Parameter	Beschreibung
multiplicator	Dient zur Berechnung des angezeigten Wertes: <Angezeigter Wert> = <Wert von SPS> * multiplicator + offset
offset	Dient zur Berechnung des angezeigten Wertes.
precision	Legt fest mit wie vielen Nachkommastellen der Datenpunkt angezeigt werden soll
unit	Einheit des Datenpunktes

Digitale Datenpunkte zum Schreiben

Mit diesem logischen Modul kann man ein bit in einem DB setzen.

define <name> S7_DWrite {inputs|outputs|flags|db} <DB> <byteaddress>.<bitaddress>

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des digitalen Datenpunktes
outputs|flags|db	wählt den Bausteintyp auf der SPS aus
<DB>	Nummer des Datenbausteins
<byteadresse>.<bitadress>	Adresse des zu schreibenden Bits

Konfigurationsbeispiel

define Brenner_Ein S7_DWrite db 0 5.7

Hinweis: Die ausgewählte Adresse muss innerhalb eines konfigurierten Speicherblocks liegen.

Setter

Befehl	Beschreibung
set	schreibender Zugriff ON ... setzt dieses Bit OFF ... löscht dieses Bit TRIGGER ... Das Bit wird für 1s auf ON (HIGH) gesetzt und dann wieder auf OFF (LOW).

Analoge Datenpunkte zum Schreiben

Mit diesem Modul kann man integer Werte zur SPS übertragen. Anmerkung: aktuell müssen es unsigned Integer im bereich von 0 – 32767 sein.

define <name> S7_AWrite {inputs|outputs|flags|db} <DB> <start> {u8|s8|u16|s16|u32|s32|float}

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des digitalen Datenpunktes
outputs|flags|db	wählt den Bausteintyp auf der SPS aus
<DB>	Nummer des Datenbausteins
<start>	Adresse des ersten Bytes
s8|u16|s16|u32|s32|float	Datentyp des Datenpunkts: u8 = unsigned char , 1 Byte , 0 to 255 s8 = signed char , 1 Byte , -128 to 127 u16 = unsigned int , 2 Byte , 0 to 65,535 s16 = signed int , 2 Byte , -32,768 to 32,767 u32 = unsigned long , 4 Byte , 0 to 4,294,967,295 s32 = signed long , 4 Byte , -2,147,483,648 to 2,147,483,647 float = float , 4 Byte , 1.2E-38 to 3.4E+38

Konfigurationsbeispiel

define Brennersollwert S7_AWrite db 0 601 float

Setter

Befehl	Beschreibung
set	schreibender Zugriff mit einer Zahl als Parameter.

Defines Siemens LOGO!

Für die Konfiguration der Siemens Logo! 7 oder 8 existiert eine Vereinfachte Konfigurationssyntax. Hier werden alle notwendigen Einstellungen im Hintergrund generiert, diese können bei Bedarf angepasst werden.

Als ersten Schritt muss auch hier eine Verbindung mit der SPS eingerichtet werden. Dazu verwendet man das S7 Modul.

define <name> S7 {LOGO7|LOGO8} <ip_address>

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des Devices
LOGO8	SPS Typ
<ip_address>	IP Adresse der SPS

Anmerkung: Es wird defaultmäßig jede Sekunde geprüft ob ein Speicherblock zu lesen ist.

Konfigurationsbeispiel

define myLogo S7 LOGO7 10.0.0.243

Attribute

Es können die selben Attribute, wie im vorherigen Abschnitt beschrieben, verwendet werden. Anmerkung: Die Reading Konfigurationen für Eingänge/Ausgänge und Merker werden automatisch eingerichtet wenn ein Entsprechendes S7_DRead oder S7_DWrite Modul angelegt wird.

Digitale readonly Datenpunkte

Mit diesem Modul kann man ein Bit aus der S7 auslesen.

define <name> S7_DRead {I|Q|M|NI|NQ}1..24

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des digitalen Datenpunktes
I,Q,M,NI,NQ 1..24	Auswahl des binären Datenpunktes*

Wichtig: NI, NQ ... nur LOGO8

Konfigurationsbeispiel

define Lampe S7_DRead I5

Hinweis: Es wird wenn nötig ein entsprechende Reader Config für das Basismodul angelegt.

Digitale Datenpunkte zum Schreiben

Mit diesem logischen Modul kann man ein bit in einem DB setzen.

define <name> S7_DWrite {I|Q|M|NI|NQ}1..24

Parameter:

Parameter	Beschreibung
<name>	FHEM Name des digitalen Datenpunktes
I,Q,M,NI,NQ 1..24	Auswahl des binären Datenpunktes

NI,NQ ... nur für LOGO8

Konfigurationsbeispiel

define Brenner_Ein S7_DWrite M7

Hinweis: Es wird wenn nötig ein entsprechende Writer Config für das Basismodul angelegt.

Setter

Befehl	Beschreibung
set	schreibender Zugriff ON ... setzt dieses Bit OFF ... löscht dieses Bit TRIGGER ... Das Bit wird für 1s auf ON (HIGH) gesetzt und dann wieder auf OFF (LOW).

Analoge Datenpunkte

Analoge Datenpunkte müssen wie im vorherigen Abschnitt beschrieben eingerichtet werden.

S7-300 Beispielconfig

S7-318 CPU mit Ethernet CP 343-1, IP-Adresse: 192.168.1.101, R0S2 (Rack 0, Slot 2 aus der Step 7 HW-Config) 4 Kommunikations-DBs, DB20 und DB21 werden jede Sekunde gelesen: DB20 (symbolischer Name: ANALOG_AN_FHEM = aus Sicht der S7), Länge: 8 byte, Adresse 0.0: Temperatur (REAL), Adresse 4.0: Feuchte (REAL) Hier legt die S7 die Gleitpunktzahlen ab, die in FHEM angezeigt/ verarbeitet werden sollen, z.B. den Wert eines PT100 Fühlers, der an einem Analogeingangsmodul der S7 hängt

DB21 (symbolischer Name: BINAER_AN_FHEM = aus Sicht der S7), Länge: 2 byte, Adresse 0.0: Ausgang 1 (BOOL), Adresse 0.1: Ausgang 2 (BOOL) ... Adresse 1.7: Ausgang 16 (BOOL) Hier legt die S7 die Binärwerte ab, die in FHEM angezeigt/ verarbeitet werden sollen, z.B. den Digitalausgang zum Ansteuern einer Pumpe (Anzeige) oder das Betätigen eines Tasters (Digitaleingang)

DB22 (symbolischer Name: ANALOG_VON_FHEM = aus Sicht der S7), Länge: 8 byte, Adresse 0.0: Temperatur_Sollwert (REAL), Adresse 4.0: Außentemperatur aus dem WWW (REAL, über das Weather Modul) Hier legt FHEM die Gleitpunktzahlen ab, die in der S7 angezeigt/ verarbeitet werden sollen, z.B. den Wert eines Sliders zur Sollwertkorrektur (-3..+3)

DB23 (symbolischer Name: BINAER_VON_FHEM = aus Sicht der S7), Länge: 2 byte, Adresse 0.0: Licht 1 (BOOL), Adresse 0.1: Licht 2 (BOOL) ... Adresse 1.7: Licht 16 (BOOL) Hier legt FHEM die Binärwerte ab, die in der S7 angezeigt/ verarbeitet werden sollen, z.B. um neben einem echten Hardwaretaster über FHEM Licht zu schalten

fhem.cfg

# S7 Kommunikation
define myS7 S7 192.168.1.101 0 2
attr myS7 ReadDB-Config 20 0 8 1 21 0 2 1
attr myS7 WriteDB-Config 22 0 8 23 0 2

# Lichttaster an S7 schaltbar über Icon
define Taster_Icon S7_DWrite db 23 0.0
attr Taster_Icon IODev myS7
attr Taster_Icon devStateIcon .*:toggle:TRIGGER

# Rueckmeldung, ob der Digitalausgang gesetzt wurde
define Rueckmeldung S7_DRead db 21 0.0
attr Rueckmeldung IODev myS7

# Temperatur aus der S7 in FHEM anzeigen
define Temperatur S7_ARead db 20 0 float
attr Temperatur IODev myS7
attr Temperatur precision 1
attr Temperatur unit °C

# Sollwertkorrektur über Slider an S7 schicken
define Temperaturkorrektur S7_AWrite db 22 0 float
attr Temperaturkorrektur IODev myS7
attr Temperaturkorrektur precision 1
attr Temperaturkorrektur unit K

define Temperaturkorrektur_Slider dummy
attr Temperaturkorrektur_Slider setList state:slider,-3.0,0.5,3.0,1
attr Temperaturkorrektur_Slider webCmd state

define Temperaturkorrektur_Slider_notify notify Temperaturkorrektur_Slider {\
fhem "set Temperaturkorrektur ".ReadingsVal("Temperaturkorrektur_Slider","state","0");;\
}

# Temperatur aus dem Web and S7 schicken
define Wetter Weather 00000000 1800 de

define Temp_AU_Web S7_AWrite db 22 4 float
attr Temp_AU_Web IODev myS7
attr Temp_AU_Web precision 1
attr Temp_AU_Web unit °C

define Temp_AU_Web_notify notify Wetter {\
fhem "set Temp_AU_Web ".ReadingsVal("Wetter","temp_c","10");;\
}

Versionshistory

V2.2

• Fix: for Multi DB configurations
• Fix: FHEM does not chrash if PLC is not available
• New Feature for Logo 8: Now NI and NQ for simply config method is supported

V2.1

• Fix: DB > 0 are working
• Fix: AnalogRead und Analog Write

V2.00

• keine LibNoDave Library erforderlich. Sämtliche Kommunikation mit der SPS wird über eine native perl library umgesetzt.

Achtung: die Konfigurationssyntax des Moduls hat sich geändert!!!!

V1.15

• PDU size of the connection instead of the initial PDU Size (Parameter) is used for length checks

New Feature

• New Parameter for Analog Reads and Analog Writes: unit: This can be used to show a unit after the analog value
• New Parameter for Analog Reads and Analog Writes: precision: defines how many X places after the comma the value should be shown
• fix für simple config LOGO8
• cleanup logging info

V1.14

• Fehler in recreation behoben. (IMPORTANT FIX!!!!)
• PLC reconnection function improved
• Minor Fix for Logo addressing
• Installation files updated (X86 files included, ARM libs updated, autosplit inkludiert) --> ARM Nodave.so tauschen

V1.13

• Fix für multiple Writings
• Für Logo7 und Logo8 können nun sehr einfach Ein und Ausgänge konfiguriert werden

(Dies ist ein Zusatzfeature: die alte Config Syntax wird weiterhin unterstützt)

  define Q1_Logo2 S7_DRead Q1
  define Q2_Logo2 S7_DWrite Q2

alle internen Settings werden automatisch generiert. Diese können bei Bedarf selbstverständlich angepasst werden.

V1.12

• Interner Umbau: Kapselung aller lese und Schreiboperationen in eigene Funktionen
• Fix für die Adressierung im Byte.Bit Format. Bit beginnt jetzt mit 0 und nicht mit 1 --> Config prüfen!!!!

New Features:

• Logo7 und Logo8 können nun sehr nur durch Angabe der IP Adresse angelegt werden. Beispiel:

  define logo2 S7 LOGO7 10.0.0.242
  define logo3 S7 LOGO8 10.0.0.243

alle internen Settings werden dann automatisch generiert. V1.11

• libnodave timeout is set now to 500ms
• the bocklength is now checked against the maxPDUlength

V1.10

• now also float data can be read and written
• I have changed the addressing of the bit readings:

Old: you have to calculate the pit position manually. example for 602.2 reading bit position = 4817. NEW you can address it directly. Example Code: [Auswählen] define Logo7_Q1 S7_DRead db 0 942.1

Note: The module detects if you are using the old syntax. Therfore no config changes are required.

V1.9

• now support multiple writing config

V1.8

• changed bufferhandling (this should fix the timeout error)
• now supports u8, u32, s8, s16, s32 writing

V1.7

• Support for more then one PLC activated

V1.6

• New Feature "connections to one than one PLC" deactivated

V1.5 New Feature

• Now connection to more than one S7 is supported (IODev) (many thanks to thmarx)

Fixes

• fix for recoonection includes (many thanks to thmarx)
• doku more FHEM conform (many thanks to Cnetrwal)
• some minor fixes

V1.4 Fix für multiple reading

V1.3 Fix für multiple reading

V1.2

• Fixes von "Cnetrwal" merged (many thanks)
• Automatisches Reconnect wenn ein reading fehlschlägt

V1.1

• support multiple reading (the basic idea is to split slow data for data logging from fast data for swithing info)
• supports reading fram addresses > 1024 (requirement for 0BA8)
• Take care Configuration Change is needed if upgrading from V1.0:

a) you have to add a reading interval in the modul S7 modul definition after the portNo example:

   oldConfig: S7 2 0 10.0.0.241 0 0 102 960
   newConfig: S7 2 0 10.0.0.241 0 0 102 2 960

2 ... means that every 2 seconds the requirement for a PLC reading is checked b) you have to add at reading attribute of the S7 modul the reading intervall:

  oldConfig: attr logo ReadDB-Config 0 0 8 
  newConfig: attr logo ReadDB-Config 0 0 8 300 

300 ... means that all 5min the modul reads the data from the PLC

(modul S7 interval in define as well as reading attribute for S7 modul)

V1.0 Erstversion

Links

• Thema zum Download, Entwicklung und Support des Moduls