S7VirtualPLC - 模拟西门子Snap7服务端

一个基于 Snap7 的西门子 S7 PLC 模拟服务器，用于没有真实 PLC 环境时测试 SCADA、HMI、MES 和工业软件通信。启动时打印所有配置项的初始值，运行时自动检测并输出变化，可以导出日志方便调试。

运行窗口示例

环境要求

Python 3.12
依赖列表见 requirements.txt，执行 pip install -r requirements.txt 安装

快速开始

pip install python-snap7
python main.py           # GUI 模式（默认）
python main.py --console # 控制台模式

项目结构

Snap7 Server/
├── main.py                # 主入口 - 命令行解析、启动服务器和监控
├── config.py              # 配置加载、数据类型定义、西门子寻址
├── plc_monitor.py         # PLCMonitor - 内存监控、快照对比、复位规则
├── gui.py                 # MonitorGUI - tkinter 图形界面
├── logger.py              # 日志导出工具
├── monitor_config.json    # 监控配置文件
├── README.md
└── log/                   # 日志导出目录（运行时自动生成）

各模块职责

文件	职责
`main.py`	入口：加载配置 → 启动 Server → 启动 Monitor → 启动 GUI/Console
`config.py`	`DATA_TYPE_INFO`（Bit/Byte/Word/DWord 的编解码）、`siemens_addr()`、`load_config()`
`plc_monitor.py`	`PLCMonitor` 类：注册内存块、后台轮询、快照比较、复位规则
`gui.py`	`MonitorGUI` 类：tkinter 窗口、变量表格、日志显示、导出按钮
`logger.py`	`export_log()` 函数：将日志写入 `./log/` 目录

PLC IP 设置

配置文件中的 plc_ip 决定了服务器监听在哪个 IP 上。必须是本机网卡已绑定的 IP，否则会报 WinError 10049。

本地测试（推荐）

C++ 客户端和 Python 服务器在同一台 PC 上运行：

"plc_ip": "127.0.0.1"

C++ 客户端连接 127.0.0.1:102。

局域网内测试

如果 C++ 客户端在另一台机器上，填 PC 的局域网 IP：

# 查看本机 IP
ipconfig

"plc_ip": "192.168.0.27"

C++ 客户端连 192.168.0.27:102。

monitor_config.json 配置说明

顶层字段

字段	类型	默认	说明
`plc_ip`	string	`"0.0.0.0"`	服务器监听 IP
`plc_port`	number	`102`	S7 协议端口（西门子标准）
`poll_interval`	number	`0.5`	监控轮询间隔（秒）
`m_size`	number	`0`	M 区最小字节数，若 items 需求更大则取较大值
`db_size`	number	`0`	每个 DB 块的最小字节数，同上
`items`	array	`[]`	监控项列表
`init_values`	array	`[]`	启动初值列表，启动时写入指定变量
`reset_rules`	array	`[]`	复位规则列表

items 字段

字段	类型	必填	说明
`name`	string	是	变量名称，显示用
`area`	string	是	`"M"` 或 `"V"`
`db_number`	number	V 区必填	DB 块编号，模拟 S7-200 全部设为 `1`
`byte_offset`	number	是	起始字节偏移，即西门子地址中的数字部分
`bit_offset`	number	Bit 必填	位偏移 (0~7)，仅 `data_type: "Bit"` 需要
`data_type`	string	是	`"Bit"` / `"Byte"` / `"WORD"` / `"DWORD"` （大小写不敏感）

init_values 字段

启动时向指定变量写入初值（在保存初始快照之前执行，因此不会触发变化事件）。字段结构与 items 相同，另加 value：

字段	类型	必填	说明
`area`	string	是	`"M"` 或 `"V"`
`db_number`	number	V 区必填	DB 块编号
`byte_offset`	number	是	起始字节偏移
`bit_offset`	number	Bit 必填	位偏移 (0~7)
`data_type`	string	是	`"Bit"` / `"Byte"` / `"WORD"` / `"DWORD"`
`value`	number	是	初值（Bit 填 0/1，其余填数值）

"init_values": [
{
"area": "M",
"byte_offset": 0,
"bit_offset": 4,
"data_type": "Bit",
"value": 1
},
{
"area": "M",
"byte_offset": 5,
"bit_offset": 2,
"data_type": "Bit",
"value": 0
},
{
"area": "V",
"db_number": 1,
"byte_offset": 150,
"data_type": "DWORD",
"value": 1000
}
]

西门子寻址对照

byte_offset 直接对应西门子地址中的数字（以V区为例，M区同理）：

配置写法	西门子地址	含义	字节范围
`byte_offset: 0, bit_offset: 0, data_type: "Bit"`	V0.0	V区字节 0 的第 0 位	VB0（1 字节）
`byte_offset: 1, data_type: "Byte"`	VB1	V区字节 1	VB0（1 字节）
`byte_offset: 2, data_type: "WORD"`	VW2	V区字节 2 开始的 2 字节	VB2~VB3
`byte_offset: 4, data_type: "DWORD"`	VD4	V区字节 4 开始的 4 字节	VB4~VB7

配置示例

{
  "plc_ip": "127.0.0.1",
  "plc_port": 102,
  "poll_interval": 0.5,
  "m_size": 32,
  "db_size": 2000,
  "items": [
    {
      "name": "换卷标志位",
      "area": "M",
      "byte_offset": 0,
      "bit_offset": 4,
      "data_type": "Bit"
    },
    {
      "name": "定量计数复位标志位",
      "area": "M",
      "byte_offset": 5,
      "bit_offset": 2,
      "data_type": "Bit"
    },
    {
      "name": "定量计数预设值",
      "area": "V",
      "db_number": 1,
      "byte_offset": 150,
      "data_type": "DWORD"
    }
  ],
  "init_values": [
    {
      "area": "M",
      "byte_offset": 0,
      "bit_offset": 4,
      "data_type": "Bit",
      "value": 1
    },
    {
      "area": "M",
      "byte_offset": 5,
      "bit_offset": 2,
      "data_type": "Bit",
      "value": 0
    },
    {
      "area": "V",
      "db_number": 1,
      "byte_offset": 150,
      "data_type": "DWORD",
      "value": 1000
    }
  ],
  "reset_rules": [
    {
      "trigger": {
        "area": "M",
        "byte_offset": 5,
        "bit_offset": 2,
        "data_type": "Bit"
      },
      "condition": 1,
      "targets": [
        {
          "area": "M",
          "byte_offset": 5,
          "bit_offset": 2,
          "data_type": "Bit",
          "value": 0
        }
      ]
    }
  ]
}

运行效果

启动时

============================================================
  Snap7 Server - PLC 内存监控 (配置文件驱动)
============================================================

配置文件: D:\code\Snap7 Server\monitor_config.json
监控项数: 10
  - 启动信号: M0.0
  - 急停信号: M0.1
  - 运行状态: MB1
  - 产量计数: VD0
  ...

>>> 注册内存区域...
  [注册] M  大小: 32 字节  (内部 index=0)
  [注册] V  大小: 2000 字节  (内部 index=1)
  [注册] V  大小: 2000 字节  (内部 index=2)

>>> 监控项初始值:
  名称             地址             类型     初始值
  -------------- -------------- ------ --------------------
  启动信号           M0.0           BIT    0
  运行状态           MB1            BYTE   0x00 (0)
  产量计数           VD0            DWORD  0x00000000 (0)
  ...

[启动] S7 服务器已在 127.0.0.1:102 运行。
[监控] 已启动，轮询间隔 0.5s，检测到变化将自动输出。

运行中检测到变化

已配置的监控项 — 按数据类型格式化，显示旧值 -> 新值：

[14:32:17.024] M 变化检测
  ├─ M0.0 (启动信号): 0 -> 1
  ├─ MB1 (运行状态): 0x00 (0) -> 0x01 (1)

[14:32:17.025] V 变化检测
  ├─ VD150 (VD150预设值): 0x00000000 (0) -> 0x00000064 (100)
  ├─ VW4 (速度设定): 0x0000 (0) -> 0x03E8 (1000)

未配置的地址 — 只显示原始字节值，提醒你补配置：

[14:32:18.500] M 变化检测
  ├─ [未监控] MB5: 0x04 (4)

[14:32:18.501] V 变化检测
  ├─ [未监控] VB153: 0x64 (100)

出现 [未监控] 时，把对应地址加到 items 里即可获得类型化输出。

注意事项

plc_ip 必须是本机已绑定的 IP，否则启动失败。本地测试用 127.0.0.1。
db_number 不是地址偏移，它是内存块编号。模拟 S7-200 时所有 item 都设 "db_number": 1。
byte_offset 对应西门子地址中的数字。例如 VD150 的 byte_offset 为 150，不是 0。
Bit 类型必须填 bit_offset（0~7），Byte/Word/DWord 不需要。
大端序：S7 协议使用 Big-Endian，WORD 和 DWORD 解码时已自动处理。