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Agent 的 PLC 驱动层 — 让 Claude / Codex / Cursor 直接连接、读写、诊断 Modbus TCP / Modbus RTU over TCP / FINS / MELSEC / Siemens S7comm / IEC 60870-5-104 / EtherNet/IP (CIP) 设备的 MCP Server。

CI PyPI MCP Registry License: MIT

demo

状态: v0.6 (协议自动识别 + 透明代理 + 故障注入监听 + 八协议端点接入 (含 OPC UA 连接级诊断), 六端点可写 (IEC 104 / OPC UA 仅读); IEC 104 经 lib60870、EtherNet/IP 经 pycomm3 官方实现交叉验证, OPC UA 为 asyncua 官方库台架自洽验证)。

工具

层 工具 说明
连接 detect_device 协议自动识别: 给 IP 并发探测标准端口, 按响应指纹判定协议/端口/置信度, deep 模式验证读并生成可执行的 plc_read 建议; 全程只读
连接 probe_device 连通性探测 + 四类失败分层归因 (MELSEC 支持 3E binary/ASCII 自动回退; IEC 104 为 STARTDT+TESTFR 握手探测)
连接 plc_read 读数据区并按 datatype/字节序解释 (八个协议端点: modbus / modbus_rtu / fins / melsec / s7 / iec104 / enip / opcua); datatype 缺省返回 uint16/int16/float32 四种字序 (abcd/cdab/badc/dcba)/int32 多解释 (opcua 返回 UA 原生类型)
连接 plc_browse 地址空间浏览: 从 node 展开一层子节点, 摸清设备数据结构后再读 (仅 OPC UA; 输出预算 200 子节点, 截断带 total/shown 计数)
诊断 parse_frame / validate_frame 单帧结构化解析 / 规范校验清单
诊断 diagnose 规则引擎 + 故障知识库 → 结构化候选报告
诊断 parse_pcap 解析 Wireshark 导出 pcap, 逐流逐帧 (每条 TCP 流独立判别协议, 需 uv sync --extra eval)
监听 start_listener / stop_listener / get_listener_frames 钓鱼模式: 设备只能当 client 时立假 server 收帧分析 (三档: record_only / respond_normal / inject_errors 故障注入轮转; MELSEC 回帧支持全部 4 种帧格式; IEC 104 回 STARTDT/TESTFR CON 与总召罐头帧; EtherNet/IP 回 RegisterSession CON 与读 tag 应答罐头帧)
监听 start_proxy / stop_proxy / get_proxy_frames 透明代理: 上位机 → 代理 → 真实 PLC, 透传同时分帧录制双向帧, 在线联调免 Wireshark (modbus/fins/melsec)
执行 plc_write / send_frame 默认不注册, PLCTAP_ALLOW_WRITE=true 才启用 (闸门)

全部工具带 MCP annotations hint (wire 逐键锁定于 tests/test_tool_annotations.py): 纯本地解析类 readOnlyHint=true / openWorldHint=false, 联网读/探测/取帧类 readOnlyHint=true, 监听/代理 启停为非只读状态变更 (非破坏、非幂等), 写类 destructiveHint=true 且默认不注册 —— 客户端可 据此判断并行安全性与调用前确认级别。

写能力

PLCTAP_ALLOW_WRITE=true 后八端点中六个可写 (modbus_rtu 与 modbus 同轨同语义; iec104 与 opcua 仅读):

协议 写语义 options
Modbus fc16 批量写寄存器 (默认) / fc05 线圈 / fc06 单寄存器 point_type, options.function_code, options.values
S7 16 位字写入 DB/M/I/Q 区 options.area, options.db_number
FINS 0102 存储区写字 (CIO/W/H/A/DM/EM) options.area
MELSEC 1401 批量写字, 全部 4 种帧格式 options.device, options.frame_format
EtherNet/IP CIP tag 写 (0x4D); 整数默认 DINT, 浮点需显式 options.type="REAL" point_type="tag", options.type

所有写/发送动作逐帧写入审计日志 (发送前留痕, 失败也留)。

协议速查

八个端点的寻址模型与常用参数 (接入前先对表; 工具内 list_protocols 亦可动态获取):

端点 默认端口 地址语义 常用 options
modbus 502 寄存器地址 0 基, count=寄存器数 options.function_code: 3=保持寄存器 (默认), 4=输入寄存器
modbus_rtu 网关自定义 (常见 502 / 8899) 同 modbus (TCP 上跑裸 RTU 帧, 无 MBAP 头) 同 modbus
fins 9600 字地址, count=字数 options.area: CIO/W/H/A/DM/EM (默认 DM)
melsec 44818 (SLMP; 5007 亦常见) 起始编号, count=点数 (位软元件按 16 点/字) options.device: D/R/W=字, X/Y/B/M=位 (默认 D); options.frame_format 4 种 (默认 3e_binary)
s7 102 字节地址, count=字节数 options.area: DB/M/I/Q (默认 DB); options.db_number (默认 1); rack/slot (默认 0/1, S7-300 槽位通常 2)
iec104 2404 (2405 亦常见) IOA 信息对象地址, 总召收集式读, count=连续 IOA 点数 (M_ME_NC 短浮点每点占 2 个 16 位字) options.ca: 公共地址 (默认 1); options.qoi: 总召 QOI (默认 20 站总召)
enip 44818 (2222 亦常见; 与 MELSEC SLMP 同端口, detect 按响应指纹区分) tag 名字符串 (如 "alpha[0]"), count=元素个数 (数组 tag) 写: options.type: DINT (默认) / REAL 等; 读支持 dint / bool 等 CIP 类型
opcua 4840 NodeId 字符串 (如 "ns=2;i=5" / "ns=2;s=Demo.Double"), count=数组节点返回元素上限 (0=全部); 值按 UA 内建类型原生返回 仅 SecurityPolicy None (诊断场景); plc_browse 从 ns=0;i=85 摸地址空间; 不做帧级诊断 (parse_frame/validate_frame 显式拒绝)

datatype 支持 uint16 / int16 / float32 / int32; byteorder 仅影响 float32 的寄存器对顺序 (big=ABCD, little=DCBA)。datatype 缺省时返回全部常见类型 × 字序的多解释, 字序存疑时直接比对。

示例调用 (客户端中按参数填写):

plc_read(protocol="modbus",     host="10.0.0.10",    port=502,   address=0,          count=2,  datatype="float32", byteorder="big")
plc_read(protocol="modbus_rtu", host="192.168.1.50", port=8899,  unit=2,             address=100, count=10)
plc_read(protocol="fins",       host="10.0.0.30",    port=9600,  address=100,        count=10, options={"area": "DM"})
plc_read(protocol="melsec",     host="10.0.0.40",    port=44818, address=100,        count=10, options={"device": "D"})
plc_read(protocol="s7",         host="10.0.0.20",    port=102,   address=0,          count=4,  datatype="float32", options={"area": "DB", "db_number": 1})
plc_read(protocol="iec104",     host="10.0.0.60",    port=2404,  address=1,          count=5,  options={"ca": 1})
plc_read(protocol="enip",       host="10.0.0.70",    port=44818, address="alpha[0]", count=3,  datatype="dint")

modbus 与 modbus_rtu 怎么选: 网关/上位机已封装 MBAP 头 (标准 Modbus TCP) → modbus; 串口服务器或网关工作在 RTU 透传模式 (TCP 上是裸 RTU 帧) → modbus_rtu。

典型工作流 (现场诊断)

  1. detect_device(host=...) — 不知道对面是什么: 并发探测标准端口, 按响应指纹判定协议/端口/置信度, 返回可直接执行的 plc_read 建议 (全程只读)。
  2. probe_device(protocol, host, port) — 连通性确认; 失败时四类分层归因 (connection_refused / timeout / connected_but_no_reply / exception_response), 直接告诉您该查网络路由还是查协议配置 (IEC 104 为 STARTDT+TESTFR 握手探测)。
  3. plc_read(...) — 按「协议速查」读数, 与上位机显示或预期值比对。
  4. 读数不对 / 通信故障 → 抓包帧喂 parse_frame / validate_frame 做结构化解析与规范校验; 日志文本喂 diagnose 得到带证据链的结构化候选结论。
  5. 要看上位机 ↔ PLC 全部交互 → start_proxy 透明代理 (上位机改指向代理即可, 免 Wireshark); 设备只能当 client 主动外连 → start_listener 假 server 钓帧, 支持 inject_errors 故障注入档做上位机容错回归。

快速开始

uvx plctap          # 或 pipx install plctap

已收录于 MCP 官方 Registry: io.github.ymxc152/plctap (支持按名称检索与安装的客户端可直接发现本服务)。

Claude Desktop 接入 (claude_desktop_config.json)

{
  "mcpServers": {
    "plctap": {
      "command": "uvx",
      "args": ["plctap"],
      "env": { "PLCTAP_ALLOW_WRITE": "false" }
    }
  }
}

本地开发 (仓库检出路径):

{
  "mcpServers": {
    "plctap": {
      "command": "uv",
      "args": ["--directory", "C:/path/to/plctap", "run", "plctap"]
    }
  }
}

Codex 接入 (~/.codex/config.toml)

[mcp_servers.plctap]
command = "uvx"
args = ["plctap"]

[mcp_servers.plctap.env]
PLCTAP_ALLOW_WRITE = "false"   # 写闸门默认关闭
PLCTAP_DEFAULT_TIMEOUT_MS = "2000"

配置 (环境变量, 均有默认值)

变量 默认 说明
PLCTAP_ALLOW_WRITE false 写类工具默认不注册 (安全闸门)
PLCTAP_POOL_MAX_PER_TARGET 2 每目标连接池上限
PLCTAP_IDLE_TIMEOUT_SEC 30 空闲连接回收秒数
PLCTAP_DEFAULT_TIMEOUT_MS 2000 网络超时 (串口网关 / 远程站点等慢链路可调大)
PLCTAP_AUDIT_LOG ~/.plctap/audit.jsonl 审计日志路径 (写/发送动作逐帧留痕)

安全

  • 写操作默认完全不注册; 显式 PLCTAP_ALLOW_WRITE=true 才启用。
  • 所有写/发送动作逐条写入 JSONL 审计日志 (~/.plctap/audit.jsonl, 不可关)。
  • 发送类调用请配合客户端审批弹窗使用 (用户可见目标 IP 与完整帧)。
  • 审计日志样例: {"ts":"2026-09-04T01:20:33+0800","tool":"plc_write","target":"modbus://127.0.0.1:15020 unit=1","frame_hex":"0002000000060106000104d2","caller":"mcp"}

开发

uv sync --extra eval --group e2e
uv run pytest -q   # 单测 (codec/适配器/诊断/监听) + 跨厂商 e2e + MCP 冒烟
uv run plctap      # 本地启动 stdio server

质量保障

  • 569 项测试（codec 纯函数 + 适配器（含 Modbus RTU / IEC 104 / EtherNet/IP / OPC UA）+ 诊断引擎 + 监听器 + 透明代理 + detect_device + MCP 冒烟），CI 每次推送回归。
  • 跨厂商 e2e（tests/e2e）：plctap 与 pymodbus、python-snap7、 pymcprotocol、pypi fins、MZ Automation 官方 lib60870.NET、pycomm3（Rockwell 官方客户端库）六个第三方权威实现做真实 socket 交叉验证 （读写闭环、读数逐值比对、钓鱼监听互通），CI 随行（uv sync --group e2e）； IEC 104 交叉验证需 .NET 8 SDK（缺省自动跳过）。OPC UA 端点为 asyncua 官方库 + 台架自洽验证（会话协议无帧级诊断，与本节其余端点的字节级交叉验证口径不同，如实区分）。
  • 八档评测 49/49：单帧 / RTU 完整性 / 批量日志 / FINS·MELSEC 专项 / 主动探测归因 / 协议自动识别 / IEC 104 专项 / EtherNet/IP 专项 （detect 档含"回显服务器欺骗"与"证据压过端口先验"两类反例）；与裸模型的双跑对比见下节。

评测对比 (裸模型基线双跑: 五档 35 用例)

档位 plctap 工具链 裸模型直接问答*
单帧 Modbus TCP 8/8 8/8
RTU 完整性/CRC 5/5 4/5
批量日志 (混排) 5/5 3/5
FINS/MELSEC 专项 12/12 5/12
主动探测归因 5/5 4/5
合计 35/35 (100%) 24/35 (68.6%)

* 同一批语料双跑, 除工具外一切相同: 裸模型 (glm-5.3-flash, 无工具, temperature=0) 直接问答; 确定性关键词判分 (事实等价集, 双模式共用); 6 例因推理端点超时未获有效答案计 FAIL (排除超时后 24/29 = 82.8%)。裸模型跑分日期 2026-09-04, 语料版本 317e868 (跑分时点; fins 语料其后于 b319374 随线上格式修正同步更新, 判分语义不变)。 范围说明: 语料建于 M2 (v0.2 时代), 覆盖帧解析 / CRC 完整性 / 日志混排 / 冷门协议语义 / 主动探测归因; v0.3+ 功能 (plc_write / parse_pcap / 透明代理 / modbus_rtu 端点 / vendor_hints / iec104 端点 / enip 端点 / opcua 端点) 未纳入基线。detect 档 (4 用例, v0.4 新增)、iec104 档 (6 用例, v0.5.2 新增) 与 enip 档 (4 用例, v0.5.3 新增) 需起真实网络服务/台架做主动探测与交互, 不适合裸问答 形式, 故未纳入对比 —— 工具模式八档合计 49/49 (2026-09-07 按当前语料复跑, 见「质量保障」)。 结论: 单帧翻译裸模型已能胜任, 价值差距集中在冷门协议语义与多故障混排场景 —— 这正是确定性解析 + 结构化知识库的所在。方法学与复跑步骤见 eval/README.md。

运行时边界: eval/ 是开发期基准测试 harness (裸模型基线对比), 仅复跑评测时需要 PLCTAP_ 前缀环境变量 (key/端点/模型全部显式提供, 仓库不内置任何厂商端点); 发布产物只含 src/plctap —— MCP server 运行时零 AI/LLM 依赖, 不读也不需要任何模型 API 凭据。

多模型裸基线矩阵 (2026-09-08: 4 模型 × 双跑 × 五档 35 用例)

模型 (档位) run1 run2 无答案 run1/run2*
glm-5.3-flash (Agent 同款) 13/35 13/35 12 / 11
glm-5-2 (强) 10/35 10/35 13 / 14
doubao-seed-turbo (弱) 9/35 9/35 14 / 13
deepseek-v4-flash (中) 8/35 8/35 2 / 2
plctap 工具链 (对照, 同语料) 35/35 35/35 —

换任何裸模型 (弱/中/强/Agent 同款) 都在 8~13/35 徘徊, 冷门协议档 8 轮合计 0/96; 挂上 plctap 工具层后 49/49 (八档), 且与模型强弱无关。 两种失败模式同时被工具层免疫: 推理跑飞 (八轮 81 次零输出, 单例实测烧满 32768 reasoning tokens 无正文) 与 "流畅的错误" (deepseek-v4-flash 无答案仅 2/2 却总分最低, FINS/MELSEC 档 12 条全错)。

* 无答案 = 模型零输出 (推理超时), 计 FAIL (09-04 口径沿用)。本矩阵与上表 (2026-09-04, 24/35) 不可同表硬比: 端点不同 (火山方舟 vs Codex 本地代理)、服务端模型版本可能漂移、 判分等价集为当期校准 —— 同名模型 ≠ 同条件。双跑总分逐分复现 (temperature=0), 分档内部 有小幅漂移。完整矩阵与方法学见 eval/README.md。

版本与兼容承诺

自 v0.6.1 起遵循稳定化纪律:

  • 向后兼容: MCP 工具名、参数名与各工具的返回结构保持兼容。返回结构由 pydantic 模型 定义并锁定 (tests/test_tool_shapes.py 黄金校验; 例外: list_protocols 的 protocols 条目为自由形态 dict); 新增协议端点、新增工具、新增可选参数只增不改。
  • 工具 annotations: 17 个工具的 readOnlyHint/destructiveHint/idempotentHint/openWorldHint 四项全显式 (server.py _ANN_* 四分组), 黄金值锁定于 tests/test_tool_annotations.py; annotations 属只增元数据, 任何取值变化按 wire 变化对待。
  • 破坏性变更: 若不可避免, 在工具 docstring、本 README 与 Release notes 三处提前标注, 并尽量提供迁移期。
  • 不承诺面: src/plctap 内部模块组织、诊断知识库条目数、评测数字随版本正常演进。
  • 1.0 (语义定稿) 的宣布条件: 上述纪律经过至少一个完整发布周期的验证, 届时另行公告。

License

MIT

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Agent 的 PLC 驱动层 — Modbus / FINS / MELSEC / Siemens S7comm 的 MCP Server: 协议自动识别、读写、透明代理、故障诊断

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