1 系统介绍

DeltaV分布式控制系统（DCS）是艾默生电气公司推出的一款高效、可靠的自动化控制系统，专为满足工业过程控制的复杂需求而设计。DeltaV DCS能够显著提高生产效率、降低能耗和运营成本，同时增强系统的安全性和可靠性。

DeltaV DCS广泛应用于石油、化工、制药、食品饮料等多个行业，覆盖从单一工厂到大型企业网络的各种应用场景。DeltaV的产品系列包括多种控制器，如PK控制器、M系列控制器和MD Plus控制器等，它们各具特色，能够适应不同的工业控制需求，为企业提供全面的自动化解决方案。

DCS系统内部均采用的私有协议，DeltaV DCS系统也不例外。该系统内部的工作站点与控制器之间采用了私有协议，本文就该私有协议进行分析讲解。

2 协议分析

Emerson DeltaV DCS（分布式控制系统）使用自定义的网络协议进行控制器与工作站之间的通信。该协议基于UDP传输层，采用二进制报文格式，包含自定义的校验和机制。

协议基本特征

• 传输协议: UDP
• 端口: 18507
• 报文类型: 二进制报文
• 校验机制: 自定义CRC16算法

2.1 报文结构

如下图所示为整个UDP报文的payload部分结构组成

报文头部（16字节）

数据部分

校验和部分

分别给出两个报文示例展示如下

1. 携带校验码报文

2.不携带校验码报文

2.2 校验和机制

校验和算法

使用自定义的CRC16算法，基于512字节查找表 ：

整个CRC的查找表如下

CHECKSUM_BYTES = [
    0x00, 0x00, 0x89, 0x11, 0x12, 0x23, 0x9B, 0x32, 0x24, 0x46, 0xAD, 0x57, 0x36, 0x65, 0xBF, 0x74,
    0x48, 0x8C, 0xC1, 0x9D, 0x5A, 0xAF, 0xD3, 0xBE, 0x6C, 0xCA, 0xE5, 0xDB, 0x7E, 0xE9, 0xF7, 0xF8,
    0x81, 0x10, 0x08, 0x01, 0x93, 0x33, 0x1A, 0x22, 0xA5, 0x56, 0x2C, 0x47, 0xB7, 0x75, 0x3E, 0x64,
    0xC9, 0x9C, 0x40, 0x8D, 0xDB, 0xBF, 0x52, 0xAE, 0xED, 0xDA, 0x64, 0xCB, 0xFF, 0xF9, 0x76, 0xE8,
    0x02, 0x21, 0x8B, 0x30, 0x10, 0x02, 0x99, 0x13, 0x26, 0x67, 0xAF, 0x76, 0x34, 0x44, 0xBD, 0x55,
    0x4A, 0xAD, 0xC3, 0xBC, 0x58, 0x8E, 0xD1, 0x9F, 0x6E, 0xEB, 0xE7, 0xFA, 0x7C, 0xC8, 0xF5, 0xD9,
    0x83, 0x31, 0x0A, 0x20, 0x91, 0x12, 0x18, 0x03, 0xA7, 0x77, 0x2E, 0x66, 0xB5, 0x54, 0x3C, 0x45,
    0xCB, 0xBD, 0x42, 0xAC, 0xD9, 0x9E, 0x50, 0x8F, 0xEF, 0xFB, 0x66, 0xEA, 0xFD, 0xD8, 0x74, 0xC9,
    0x04, 0x42, 0x8D, 0x53, 0x16, 0x61, 0x9F, 0x70, 0x20, 0x04, 0xA9, 0x15, 0x32, 0x27, 0xBB, 0x36,
    0x4C, 0xCE, 0xC5, 0xDF, 0x5E, 0xED, 0xD7, 0xFC, 0x68, 0x88, 0xE1, 0x99, 0x7A, 0xAB, 0xF3, 0xBA,
    0x85, 0x52, 0x0C, 0x43, 0x97, 0x71, 0x1E, 0x60, 0xA1, 0x14, 0x28, 0x05, 0xB3, 0x37, 0x3A, 0x26,
    0xCD, 0xDE, 0x44, 0xCF, 0xDF, 0xFD, 0x56, 0xEC, 0xE9, 0x98, 0x60, 0x89, 0xFB, 0xBB, 0x72, 0xAA,
    0x06, 0x63, 0x8F, 0x72, 0x14, 0x40, 0x9D, 0x51, 0x22, 0x25, 0xAB, 0x34, 0x30, 0x06, 0xB9, 0x17,
    0x4E, 0xEF, 0xC7, 0xFE, 0x5C, 0xCC, 0xD5, 0xDD, 0x6A, 0xA9, 0xE3, 0xB8, 0x78, 0x8A, 0xF1, 0x9B,
    0x87, 0x73, 0x0E, 0x62, 0x95, 0x50, 0x1C, 0x41, 0xA3, 0x35, 0x2A, 0x24, 0xB1, 0x16, 0x38, 0x07,
    0xCF, 0xFF, 0x46, 0xEE, 0xDD, 0xDC, 0x54, 0xCD, 0xEB, 0xB9, 0x62, 0xA8, 0xF9, 0x9A, 0x70, 0x8B,
    0x08, 0x84, 0x81, 0x95, 0x1A, 0xA7, 0x93, 0xB6, 0x2C, 0xC2, 0xA5, 0xD3, 0x3E, 0xE1, 0xB7, 0xF0,
    0x40, 0x08, 0xC9, 0x19, 0x52, 0x2B, 0xDB, 0x3A, 0x64, 0x4E, 0xED, 0x5F, 0x76, 0x6D, 0xFF, 0x7C,
    0x89, 0x94, 0x00, 0x85, 0x9B, 0xB7, 0x12, 0xA6, 0xAD, 0xD2, 0x24, 0xC3, 0xBF, 0xF1, 0x36, 0xE0,
    0xC1, 0x18, 0x48, 0x09, 0xD3, 0x3B, 0x5A, 0x2A, 0xE5, 0x5E, 0x6C, 0x4F, 0xF7, 0x7D, 0x7E, 0x6C,
    0x0A, 0xA5, 0x83, 0xB4, 0x18, 0x86, 0x91, 0x97, 0x2E, 0xE3, 0xA7, 0xF2, 0x3C, 0xC0, 0xB5, 0xD1,
    0x42, 0x29, 0xCB, 0x38, 0x50, 0x0A, 0xD9, 0x1B, 0x66, 0x6F, 0xEF, 0x7E, 0x74, 0x4C, 0xFD, 0x5D,
    0x8B, 0xB5, 0x02, 0xA4, 0x99, 0x96, 0x10, 0x87, 0xAF, 0xF3, 0x26, 0xE2, 0xBD, 0xD0, 0x34, 0xC1,
    0xC3, 0x39, 0x4A, 0x28, 0xD1, 0x1A, 0x58, 0x0B, 0xE7, 0x7F, 0x6E, 0x6E, 0xF5, 0x5C, 0x7C, 0x4D,
    0x0C, 0xC6, 0x85, 0xD7, 0x1E, 0xE5, 0x97, 0xF4, 0x28, 0x80, 0xA1, 0x91, 0x3A, 0xA3, 0xB3, 0xB2,
    0x44, 0x4A, 0xCD, 0x5B, 0x56, 0x69, 0xDF, 0x78, 0x60, 0x0C, 0xE9, 0x1D, 0x72, 0x2F, 0xFB, 0x3E,
    0x8D, 0xD6, 0x04, 0xC7, 0x9F, 0xF5, 0x16, 0xE4, 0xA9, 0x90, 0x20, 0x81, 0xBB, 0xB3, 0x32, 0xA2,
    0xC5, 0x5A, 0x4C, 0x4B, 0xD7, 0x79, 0x5E, 0x68, 0xE1, 0x1C, 0x68, 0x0D, 0xF3, 0x3F, 0x7A, 0x2E,
    0x0E, 0xE7, 0x87, 0xF6, 0x1C, 0xC4, 0x95, 0xD5, 0x2A, 0xA1, 0xA3, 0xB0, 0x38, 0x82, 0xB1, 0x93,
    0x46, 0x6B, 0xCF, 0x7A, 0x54, 0x48, 0xDD, 0x59, 0x62, 0x2D, 0xEB, 0x3C, 0x70, 0x0E, 0xF9, 0x1F,
    0x8F, 0xF7, 0x06, 0xE6, 0x9D, 0xD4, 0x14, 0xC5, 0xAB, 0xB1, 0x22, 0xA0, 0xB9, 0x92, 0x30, 0x83,
    0xC7, 0x7B, 0x4E, 0x6A, 0xD5, 0x58, 0x5C, 0x49, 0xE3, 0x3D, 0x6A, 0x2C, 0xF1, 0x1E, 0x78, 0x0F
]

2.2 校验和要求及覆盖范围

校验和完全由 valid 字段决定：

• (valid & 0x80) == 0：不需要校验和
• 长度计算：总长度 = size + 16
• 报文结构：头部(16字节) + 数据部分
• (valid & 0x80) != 0：需要校验和
• 长度计算：总长度 = size + 18
• 报文结构：头部(16字节) + 数据部分 + 校验和(2字节)

哪些功能码需要校验字段？

必须需要校验和的功能码：

• cmd = 2 (0x02)
• cmd = 6 (0x06)
• cmd = 14 (0x0E)
• cmd = 22 (0x16)
• cmd = 23 (0x17)

校验和字段要求：

• valid 字段（偏移13）必须设置为 0x80 或更高值
• 校验和占用 最后2个字节
• 校验和计算范围：从头部到倒数第3个字节

不需要校验和的功能码：

• cmd = 0 (0x00)
• cmd = 1 (0x01)
• cmd = 3 (0x03)
• cmd = 4 (0x04)
• cmd = 7 (0x07)
• 其他所有功能码

2.3. 功能码分析总结

• 需要校验和的功能码 (valid = 0x80)

cmd = 2 (0x02) - 设备连接管理

• 功能：设备连接建立、维护和状态管理
• 主要操作：
• 设备连接状态检查
• 远程网络连接管理

cmd = 6 (0x06) - 区域管理

• 功能：DeltaV 区域配置和更新
• 主要操作：
• 区域注册表管理
• 区域信息同步

cmd = 14 (0x0E) - 多播通信

• 功能：多播网络通信和发现
• 主要操作：
• 多播地址管理
• 网络发现和广播

cmd = 22 (0x16) - 诊断和心跳

• 功能：设备诊断和网络心跳
• 主要操作：
• 设备在线状态检测
• 网络连通性测试

cmd = 23 (0x17) - 远程诊断

• 功能：远程设备诊断和监控
• 主要操作：
• 远程设备状态查询
• 跨网络诊断
• 不需要校验和的功能码 (valid = 0x00)

cmd = 0 (0x00) - 基本连接

• 功能：基本网络连接建立
• 处理：简单的连接验证

cmd = 1 (0x01) - 连接验证

• 功能：连接有效性验证
• 处理：基本的连接状态检查

cmd = 3 (0x03) - 系统信息

• 功能：系统信息交换
• 处理：系统标识和配置信息

cmd = 4 (0x04) - 区域验证

• 功能：区域身份验证
• 处理：区域权限和访问控制

cmd = 7 (0x07) - 区域配置

• 功能：区域配置管理
• 处理：区域设置和参数更新

3 总结

基于以上协议的分析，编写DeltaV UDP协议的解析插件，基于现在已知的信息可以解析出如下信息。

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