01 · 速查手册（附录）

本篇是「工业设备数据采集」知识体系第 07 篇（附录）的第 1 篇。定位：一张纸贴在工位上就能用的纯速查表，不解释原理。

所有数字均已在 01~05 篇逐条核对过；凡两库实现不一致、或需要现场确认的地方，一律标注 （需实测确认）。

本篇目录

第 1 章 常用端口速查

防火墙提醒：出问题时 90% 是端口没开，不是协议错。先 telnet ip port 或 Test-NetConnection 验通。

第 2 章 Modbus 功能码速查

2.1 主表

源码定位：

HSL：ModBus/ModbusInfo.java:22(01) :27(02) :33(03) :38(04) :44(05) :49(06)
     :55(0F) :60(10) :65(14) :70(15) :75(16) :80(17)
iot：enums/EMbFunctionCode.java，额外定义了 0x2B（HSL 未定义）

2.2 请求/响应字节模板

【0x03 读保持寄存器】
  请求：| 从站(1) | 03 | 起始地址(2) | 数量(2) |
  响应：| 从站(1) | 03 | 字节数(1) | 数据(2N) |

【0x01 读线圈】
  请求：| 从站(1) | 01 | 起始地址(2) | 数量(2) |
  响应：| 从站(1) | 01 | 字节数(1) | 位压缩数据(⌈N/8⌉) |

【0x06 写单寄存器】
  请求：| 从站(1) | 06 | 地址(2) | 值(2) |
  响应：| 从站(1) | 06 | 地址(2) | 值(2) |   ← 完全回显

【0x10 写多寄存器】
  请求：| 从站(1) | 10 | 地址(2) | 数量(2) | 字节数(1) | 值(2N) |
  响应：| 从站(1) | 10 | 地址(2) | 数量(2) |

第 3 章 Modbus 异常码表

判别规则：响应功能码 = 请求功能码 | 0x80（最高位置 1）。异常码在响应 PDU 的第 2 个字节。

HSL 只实现了 01/02/03/04 四个中文描述（Language/DefaultLanguage.java:172-175），其余落到 UnknownError。 iot 的中文注释极其详尽，见 enums/EMbExceptionCode.java:47-118。

第 4 章 Modbus 单次读写上限

注意读写不对称：读 125 / 写 123。写 len=124 的组包在严格设备上会失败。

库的做法：HSL 在 ModbusInfo.java:155-172 自动切分为字 120 / 位 2000，比理论上限留 5 个寄存器余量。

第 5 章 S7 区域码表

以 iot-communication/.../s7/enums/EArea.java:42-117 为准。

两个必须说清的差异：

两者真机行为需实测确认，尤其是 1200/1500 上读写 T/C。

第 6 章 S7 TSAP / rack-slot 对照表

远端 TSAP = ConnectionType << 8 | (rack << 5 | slot)

源码依据：

HSL  SiemensS7Net.java:65-92   按机型改 plcHead1[21]
     SiemensS7Net.java:848-867 200Smart / S7-200 整条数组替换
     （S7-200 的 TPDU-Size 是 0x09 = 512，注意别照抄 1200 的 0x0A）
iot  service/PLCNetwork.java:158-191  remote = 0x0300 + 0x20*rack + slot
     enums/EPlcType.java:34-40      S300(0,2) S400(0,3) S1200(0,1) S1500(0,1)

为什么两库默认值不同：

HSL 用 ConnectionType = 0x01（PG）
iot 用 ConnectionType = 0x03（S7 单边）

经测试（iot 源码 PLCNetwork.java:161 注释）：
  S1200 支持 0x01 00 / 0x02 00 / 0x03 00
  S200Smart 支持 0x02 00 / 0x03 00

→ 1200/1500 通常忽略 slot 位，只要 byte0 ∈ {01,02,03}
→ 300/400 严格校验 rack/slot

排查动作：TIA Portal 确认 rack/slot → 换 ConnectionType 试 0x0100 → 0x0200 → 0x0300 → 抓包看 CC（回 D0 通过，回 50 或无响应必是 TSAP）。

第 7 章 S7 错误码表

7.1 传输层 / 握手层

7.2 Header Error Class（第 1 字节）

7.3 S7 错误码（2 字节 = ErrorClass + Code）

完整表见 iot-communication/.../s7/constant/ErrorCode.java:60-265，高频摘录：

7.4 高频排查清单（按出现频率）

1. 能连不能读（1200/1500）→ 99% 是没勾 "PUT/GET 通信访问"
2. 读 DB 返回 0x0A          → DB 号错 / DB 未下载 / DB 仍是"优化的块访问"
3. 值荒谬（超大数或 0）     → 字节序错（应大端）；或地址忘了 ×8
4. 长数据前面对、后面错     → 分包地址推进漏了 ×8
5. 握手失败                → TSAP（rack/slot / ConnectionType）
6. 返回 0x05               → 越界：起始地址 + 长度超出区域范围
7. 返回 0x06               → 类型不支持：transport size 与区域不匹配
8. 偶发掉线                → PLC 连接资源打满，或未串行化导致错帧
9. 写多 item 后数据错位    → 奇数长度项未补 1 字节对齐
10. 写位把相邻位清掉       → 用了整字节写；位数组必须 Read-Modify-Write

第 7 章（续）S7 PDU 与单次读取上限

S7 机型默认 PDU（iot 的 EPlcType）

实际值以 Setup Communication 的响应为准，上表只是构造请求时的初值。

单次读取上限

一帧读请求 = Header(12) + Parameter(2 + 12n) + Data(Σ(4 + len_i))

单个 item 最大读取字节数：
    maxLen = PDU − 12(Header) − 12(参数区 item) − 4(数据项头) = PDU − 28

PDU = 240  →  212 字节
PDU = 480  →  452 字节
PDU = 960  →  932 字节

item 数量限制：

⚠️ n=19 时 16×19 = 304 已超 226（Σlen 只能为 0），所以 19 只在 PDU 较大（400 的 480、1500 的 960）时才有意义；1200 上实际可用个数远小于 19（需实测确认）。

保守做法：按 n ≤ (PDU − 28 − Σlen) / 16 动态计算。

iot 的做法更精细：S7SequentialGroupAlg.readRecombination(src, targetSize, extraSize, threshold) 把"每个 item 额外占用 extraSize 字节"显式建模，比 HSL 的两级切分更值得借鉴。

字节序

S7 是大端。HSL 用 ReverseBytesTransform（SiemensS7Net.java:63）。 按 Java 默认小端解析会得到荒谬值。多帧结果按 item 顺序直接拼接。

第 8 章 MC 软元件编码表

8.1 标准软元件（1 字节设备码）

逐条核对自 Profinet/Melsec/MelsecMcDataType.java。FromBase 列是进制陷阱的依据。

速记串：

D=A8  M=90  X=9C  Y=9D  L=92  F=93  V=94  B=A0
W=B4  R=AF  ZR=B0  SD=A9  SM=91  S=98
TS=C1 TC=C0 TN=C2   CS=C4 CC=C3 CN=C5
SB=A1 SW=B5  DX=A2 DY=A3

8.2 iQ-R 专有扩展（2 字节设备码）

同文件 185-357 行，R_ 前缀：

8.3 两处源码冲突（需实测确认）

① ZR 进制：
   Hsl  = 10 进制    （MelsecMcDataType.java:144）
   iot  = 16 进制    （EMcDeviceCode.java:262）
   Q/L 通常十进制，iQ-R 十六进制 → 现场以 ZR 报错为准逐台试

② ASCII 软元件码第二字符：
   两库用 "D*"
   三菱手册常写 "D "（空格 0x20）
   多数 PLC 都接受

第 9 章 MC 命令与子命令表

9.1 命令（Command，2 字节，小端）

⚠️ 字节序陷阱：源码写成 {0x01, 0x04}（线上字节序），但逻辑值是 0x0401。命令是小端：先发低字节。

9.2 子命令（Sub Command，2 字节，小端）

位/字访问的分水岭，也是 Q/L 与 iQ-R 的主要差异。

代码对照：

// iot：三元表达式最清楚（McReadDeviceBatchInWordReqData.java:53-54）
this.subcommand = series != EMcSeries.IQ_R ? 0x0000 : 0x0002;   // 字单位
// 位版本（McReadDeviceBatchInBitReqData.java:53-54）
this.subcommand = series != EMcSeries.IQ_R ? 0x0001 : 0x0003;

// Hsl 的 iQ-R 实现（MelsecMcRNet.java:286）
command[2] = isBit ? (byte) 0x03 : (byte) 0x02;

⚠️ 坑：用 Q/L 的子命令 0x0000 访问 iQ-R，PLC 回 0xC059（命令/子命令不正确）。

9.3 地址与点数编码

起始地址：3 字节小端（iQ-R 为 4 字节）
点    数：2 字节小端

// McBinaryHelper.java:71-76
command[4] = Utilities.getBytes(addressData.getAddressStart())[0];  // 地址低字节
command[5] = Utilities.getBytes(addressData.getAddressStart())[1];
command[6] = Utilities.getAddressBytes(addressData.getAddressStart())[2];
command[7] = (byte) addressData.getMcDataType().getDataCode();       // 软元件码
command[8] = (byte) (addressData.getLength() % 256);                 // 点数低字节
command[9] = (byte) (addressData.getLength() / 256);                  // 点数高字节

两条硬规则：

第 10 章 MC 结束代码（错误码）表

位置：3E/4E 二进制 → 偏移 9，2 字节 UInt16 小端；3E/4E ASCII → 偏移 18，4 个 ASCII 十六进制字符；1E → 偏移 1，1 字节（值为 0x5B 时真实错误码在偏移 2）。

来源：MelsecHelper.GetErrorDescription（MelsecHelper.java:305-370）+ Language/DefaultLanguage.java:202-229。

排错优先级（现场速查）：

1. 一上电就 0xC059        → 命令/子命令错 → 检查 iQ-R 是否用了 0x0002/0x0003
2. 0xC051~0xC054          → 点数超限 → 加自动切片（上限见第 12 章）
3. 0xC05C / 0xC060 / 0x0058 → 位/字单位与软元件类型不匹配 → 检查子命令
4. 0xC056 / 0x0002        → 地址越界 → 检查 X/Y 的十六进制进制
5. 0x0055                 → PLC 在 RUN 且不允许运行中写入 → GX Works 勾上
6. 0xC05E                 → 定时器太短 → 把 0A 00 调大（如 28 00 = 10s）
7. 0x0054 / 0xC050        → 二进制/ASCII 编码不匹配 → 改 PLC 侧通信数据代码设置
8. 0x430D                    → CPU 用户认证 → 关掉

iot 额外定义一条（McNetwork.java:277-279）：0xC0B5 = 指定了 CPU 模块中无法处理的数据。

第 11 章 三协议单次读取上限横向对比

11.1 MC 各系列完整上限（EMcSeries）

11.2 关键结论

✓ PDU ≤ 253 是应用层约束，与传输方式无关
  → Modbus TCP 的 Length 字段虽是 16 位（理论 65535），
    但从站内部缓冲区通常仍按 253 设计
  → 强行发超长请求会得到异常码 03/02，或被静默丢弃

✓ 读 125 / 写 123 不对称（固定开销不同）

✓ MC 的 Q_L 系列能力最强（960 字 / 7168 位）

✓ 分包不是性能优化，是正确性要求
  → 超限 PLC 直接报错，一条数据都拿不到

第 12 章 字节序四顺序速查

约定：原始报文顺序为 A B C D，其中 A 是最高字节（MSB），D 是最低字节（LSB）

  名称      线上字节顺序      含义
  ────────────────────────────────────────────────
  ABCD      A B C D         大端（正常顺序）
  BADC      B A D C         大端 + 字内字节交换
  CDAB      C D A B         小端 + 字序交换（"字序反了"）
  DCBA      D C B A         小端（完全反转）

12.1 32 位浮点示例

现场口诀：浮点读出乱码 → 先换字序（ABCD↔CDAB 或 DCBA↔BADC），再换字节序。

12.2 代码实现

public enum ByteOrder {
  ABCD, BADC, CDAB, DCBA;

  public byte[] rearrange(byte[] b) {          // 入参 b = 按报文顺序读到的原始字节
    if (b == null || b.length != 4) throw new IllegalArgumentException("need 4 bytes");
    byte a = b[0], c = b[1], d = b[2], e = b[3];
    switch (this) {
      case ABCD: return new byte[]{a, c, d, e};
      case BADC: return new byte[]{c, a, e, d};
      case CDAB: return new byte[]{d, e, a, c};
      case DCBA: return new byte[]{e, d, c, a};
      default:   throw new IllegalStateException();
    }
  }
  public boolean swapBytesInWord() { return this == BADC || this == DCBA; }
  public boolean swapWords()       { return this == CDAB || this == DCBA; }
}

两库对应：

第 13 章 Java Socket 选项速查

13.1 建连标准写法

Socket socket = new Socket();
socket.setTcpNoDelay(true);                  // 关 Nagle
socket.setSoTimeout(readTimeoutMs);          // 读超时：必须有
socket.setKeepAlive(true);                   // 保活：不够，要应用层心跳
socket.connect(new InetSocketAddress(host, port), connectTimeoutMs);

13.2 关闭标准写法

// 顺序很重要：先关输出流触发对端 FIN，再关 socket
try { if (out != null) out.close(); }      catch (IOException ignored) { }
try { if (in  != null) in.close();  }      catch (IOException ignored) { }
try { if (socket != null) socket.close(); } catch (IOException ignored) { }

❗ 只关 socket 不关流是 CLOSE_WAIT 堆积的头号原因。

第 14 章 Wireshark 过滤表达式速查

14.1 按协议

14.2 按 TCP 标志

14.3 按地址/端口

14.4 工业现场常用组合

# 抓取某台 S7-1200 的全部交互
ip.addr == 192.168.1.110 && tcp.port == 102

# 找出所有异常响应（Modbus 功能码最高位置 1）
modbus && modbus.func_code >= 128

# 找出有问题的连接（重传/乱序/RST）
tcp.analysis.flags && !(tcp.analysis.window_update)

# 抓取 Modbus 且排除心跳
modbus && !(modbus.func_code == 3 && modbus.word_cnt == 1)

第 15 章 TCP 状态排查命令速查

15.1 常用命令

15.2 TCP 状态含义

15.3 关键诊断

❗ CLOSE_WAIT 堆积
   含义：对端已发 FIN（对端主动关闭），本端没调 close()
   定位：ss -antp | grep CLOSE_WAIT → 看 PID → 查代码漏关流
   根因：只关 socket 不关流 / 异常路径没走 finally

❗ TIME_WAIT 堆积
   含义：本端主动关闭，进入 2MSL 等待（通常 60s）
   根因：短连接高频采集（HSL 默认短连接！）
   处置：改长连接（HSL 用 SetPersistentConnection()）

❗ RST 突然出现
   可能：SO_LINGER=0 / 对端进程崩溃 / 读写已关闭的 socket
   定位：抓包看 RST 发生时机

15.4 一键诊断脚本

#!/bin/bash
# tcp-status.sh <port>
PORT=${1:-502}
echo "=== 端口 $PORT 连接状态统计 ==="
ss -ant | awk -v p=":$PORT" '$4 ~ p {print $1}' | sort | uniq -c | sort -rn

echo ""
echo "=== 各状态总数 ==="
ss -ant | awk 'NR>1{print $1}' | sort | uniq -c | sort -rn

echo ""
echo "=== 占用 $PORT 的进程 ==="
lsof -i:$PORT 2>/dev/null || ss -antp | grep ":$PORT"

echo ""
echo "=== TCP 重传统计 ==="
netstat -s | grep -i -E "retransmit|reset|time.?wait"

第 16 章 两库 Maven 坐标与快速上手

16.1 Maven 坐标

<!-- iot-communication v1.5.6（MIT） -->
<dependency>
    <groupId>com.github.xingshuangs</groupId>
    <artifactId>iot-communication</artifactId>
    <version>1.5.6</version>
</dependency>

<!-- HslCommunication Java 版（⚠️ License 情况复杂，见 06 篇 01 章 §2） -->
<dependency>
    <groupId>com.github.dathlin</groupId>
    <artifactId>HslCommunication</artifactId>
    <version><!-- 以 Maven Central 为准 --></version>
</dependency>

⚠️ HSL 授权提示：随源码分发的 LICENSE 文件是 LGPL-3.0（版权年份 2017-2019），但作者自 2019 年 8 月起停止开源、转向订阅制；现行代码内置 Authorization 校验模块，未激活时限制使用 8 小时。官方授权页面另行售卖商用授权。闭源商业产品引入前必须书面确认。

✅ iot-communication 是 MIT，商用无付费义务，仅需保留版权声明。

16.2 iot-communication 三协议快速上手

// ===== Modbus TCP：读保持寄存器 0 开始的 4 个字 =====
ModbusTcp plc = new ModbusTcp(1, "192.168.1.130", 502);
plc.setComCallback((tag, bytes) ->
    System.out.printf("%s[%d] %s%n", tag, bytes.length, HexUtil.toHexString(bytes)));
byte[] data = plc.readHoldRegister(0, 4);
plc.close();

// ===== 西门子 S7：读 DB1 偏移 0 的 8 字节 =====
S7PLC s7PLC = new S7PLC(EPlcType.S1200, "192.168.1.110");
byte[] dbData = s7PLC.readByte("DB1.0", 8);
boolean bit    = s7PLC.readBoolean("DB1.6.0");
s7PLC.close();

// ===== 三菱 MC：读 D100 开始的 10 个字 =====
McPLC mcPLC = new McPLC(EMcSeries.Q_L, "192.168.1.120", 6000);
byte[] bytes = mcPLC.readBytes("D100", 10);
mcPLC.close();

16.3 HslCommunication Java 版三协议快速上手

// ===== Modbus TCP =====
ModbusTcpNet modbus = new ModbusTcpNet("192.168.1.130", 502, (byte) 1);
modbus.setAddressStartWithZero(true);
OperateResultExOne<byte[]> r1 = modbus.Read("40001", (short) 4);
if (r1.IsSuccess) { byte[] v = r1.Content; } else { log.warn(r1.Message); }
modbus.ConnectClose();

// ===== 西门子 S7 =====
SiemensS7Net siemens = new SiemensS7Net(SiemensPLCS.S1200, "192.168.1.110");
siemens.SetPersistentConnection();          // ❗ 默认短连接，务必显式开长连接
OperateResult connect = siemens.ConnectServer();
if (connect.IsSuccess) {
    OperateResultExOne<byte[]> r2 = siemens.Read("DB1.0", (short) 8);
}
siemens.ConnectClose();

// ===== 三菱 MC =====
MelsecMcNet melsec = new MelsecMcNet("192.168.1.120", 6000);
OperateResultExOne<byte[]> r3 = melsec.Read("D100", (short) 10);
melsec.ConnectClose();

16.4 关键 API 对照

第 17 章 一张纸速记卡

┌────────────────────────────────────────────────────────────┐
│  端口   Modbus 502 · S7 102 · MC 6000 · OPCUA 4840      │
│                                                          │
│  读上限 Modbus 125字/2000位 · S7 PDU-28 · MC 960字/7168位 │
│  写上限 Modbus 123字/1968位（注意与读不对称）              │
│                                                          │
│  字节序 S7 大端(ABCD) · Modbus 浮点常 DCBA 或 CDAB       │
│                                                          │
│  Socket TCP_NODELAY=true · SO_TIMEOUT 必须设              │
│         SO_LINGER 别设 0（会 RST）                        │
│                                                          │
│  握手   S7 两次：COTP CR/CC + Setup(0xF0)                │
│  TSAP   HSL 默认 0x0100(PG)，iot 默认 0x0300(单边)        │
│                                                          │
│  状态   CLOSE_WAIT = 没关流；TIME_WAIT = 短连接高频       │
│                                                          │
│  License iot = MIT ✅    HSL = LGPL文件 + 现行商用授权 ⚠️  │
└────────────────────────────────────────────────────────────┘

小结

本手册覆盖了现场 90% 的查询需求。使用方式：

三条最容易忘的：

1. Modbus 读 125 / 写 123 不对称，写超 123 在严格设备上会失败。
2. S7 地址是位地址，任何地址计算和分包推进都要 ×8。
3. HSL 默认短连接，高频采集必须 SetPersistentConnection()，否则 TIME_WAIT 堆积且每次多付两次握手。

需要深入原理时，回到 01~05 篇对应章节；需要排查故障时，看 07 篇 02-常见问题排查FAQ。

本文是《工业通信与数据采集》栏目第 21/22 篇 · 上一篇：自研采集器设计实战 ｜ 栏目总览 ｜ 下一篇：常见问题排查 FAQ（附录）