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C#与西门子PLC通讯
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提示1：参照本文，你可以快速搭建一个通讯交互实例，并完成一个项目演示用例。 提示2：如果你第一次来，请跳转到C#与西门子PLC通讯——新手快速入门了解背景信息。 关键词1：C#，.Net Core，S7 Net Plus，TIA Portal V17，PLCSIM Advanced V4，S7-1500。 关键词2：数据类型对照，DBX，DBB，DBW，DBD，面向对象编程，WinForm程序。 代码已同步至： Gitee:https://gitee.com/lukailin/sim-s71500 Github:https://github.com/Millance/SimS71500
翌日，斯电气之士大喜，言已成通讯之试，访吾欲构一物。余默思片刻，书此以为之。 本文基于C# .Net Core和西门子博图TIA Portal V17搭建。由于手边没有西门子PLC实物，所以采用S7-PLCSIM Advanced V4.0作为模拟PLC，以实现0成本完成通讯测试实例。 在实际通讯中，往往需要先确定地址，数据类型和读写规则。因此本文将侧重分析数据类型的读写，以及处理读写过程中容易出现的问题，并且扩展了在交互过程中遇到陌生数据类型的处理方式。 最后本文以一个桌面小程序抛砖引玉，重点实现了熟手需要学习的面向对象编程、设计模式和界面设计。 一、PLC与C# 基础数据类型 1.1 数据类型对照表这个对应关系主要取决于PLC与C#之间进行数据交换或通信时，确保数据的一致性和正确性。因此需要定义一种映射关系，以便在两个系统之间传递数据时能够正确地解释和处理数据。 常用的对照关系如下： PLC 数据类型C# 数据类型字节数Boolbool1/8Bytebyte1Charchar1Intshort2Wordushort2DIntint4DWorduint4Realfloat4LIntlong8LRealdouble8LWordulong8Stringstring256Array[0…n] of TypeType[n]n × \times × Type不同数据类型在内存中占据不同的字节数。为了确保数据在两个系统之间传递时不会出现字节对齐、数据截断或者正负符号等问题，需要定义字节数对应关系。例如，一个PLC的Int类型在C#中被映射为short，因为它们都占据2个字节的内存空间。 Array[0…n] of Type中，需要根据Type的实际类型和数组长度n进行计算。 另外，其他的数据类型对照可以从字节数和有无符号的角度进行思考，字节数接近的可以进行尝试。 详细的PLC数据类型请参考西门子的在线帮助文档：基本数据类型以及char 和 string 的定义等。 或博图自带的帮助文档： 先来扒一下S7 Net Plus源码。 调用plc.Read("DB1.DBX0.0")方法，会进行入下面的源码。 /// /// 从PLC读取单个变量，接受输入字符串如"DB1.DBX0.0"，"DB20.DBD200"，"MB20"，"T45"等。 /// 如果读取不成功，请检查LastErrorCode或LastErrorString。 /// /// 输入字符串如"DB1.DBX0.0"，"DB20.DBD200"，"MB20"，"T45"等。 /// 返回包含值的对象。必须根据需要对该对象进行类型转换。如果没有读取到数据，将返回null。 /// public object? Read(string variable) { var adr = new PLCAddress(variable); return Read(adr.DataType, adr.DbNumber, adr.StartByte, adr.VarType, 1, (byte)adr.BitNumber); }其中PLCAddress方法的代码如下： namespace S7.Net { internal class PLCAddress { ... public PLCAddress(string address) { Parse(address, out dataType, out dbNumber, out varType, out startByte, out bitNumber); } public static void Parse(string input, out DataType dataType, out int dbNumber, out VarType varType, out int address, out int bitNumber) { ... switch (input.Substring(0, 2)) { case "DB": string[] strings = input.Split(new char[] { '.' }); if (strings.Length 7) throw new InvalidAddressException("Bit can only be 0-7"); varType = VarType.Bit; return; default: throw new InvalidAddressException(); } ... } } } }从PLCAddress的Parse方法可以看到，类似plc.Read("DB1.DBX0.0")、plc.Read("DB1.DBW2")这些读取指定地址的方法只能准确支持特定数据类型，如：Bit（DBX）、Byte（DBB）、Word（DBW）、DWord（DBD）。当数据类型的长度相同时，也可以支持相同长度的其他数据类型，但无法满足所有可能的情况。 Read方法还可以重载为： /// /// 读取并解码提供的“VarType”指定字节数的数据。 /// 可用于读取同一类型（如Word、DWord、Int等）的多个连续变量。 /// 如果读取不成功，请检查LastErrorCode或LastErrorString。 /// /// 存储区域的数据类型，可以是DB、Timer、Counter、Merker（内存）、Input、Output。 /// 存储区域的地址（如果要读取DB1，设置为1）。对于其他存储区域类型（计数器、定时器等），也必须设置此参数。 /// 起始字节地址。如果要读取DB1.DBW200，设置为200。 /// 要读取的变量类型 /// 比特地址。如果要读取DB1.DBX200.6，将此参数设置为6。 /// 变量的数量 /// /// 返回包含值的对象。必须根据需要对该对象进行类型转换。 public object? Read(DataType dataType, int db, int startByteAdr, VarType varType, int varCount, byte bitAdr = 0) { int cntBytes = VarTypeToByteLength(varType, varCount); byte[] bytes = ReadBytes(dataType, db, startByteAdr, cntBytes); return ParseBytes(varType, bytes, varCount, bitAdr); }同时，在public object? Read(string variable)中也可以看到，经过PLCAddress解析之后，也是调用的这个重载的Read方法。方法中的VarType可以选择众多类型，请自行探索。因此，一些无法用DBX、DBB、DBW和DBD进行读写的数据类型，可以用重载方法进行读写。 1.2.2 PLC 中增加数据类型在博图软件中增加一些测试数据类型，如下： 配置信息拷贝出来，方便参考： 名称数据类型偏移量起始值监视值布尔量Bool0.0falseFALSE整形量Int2.000数组字Array[0…9] of Word4.0读写BoolBool24.0falseTRUE读写ByteByte25.016#016#01读写CharChar26.0’ ’‘a’读写IntInt28.003读写WordWord30.016#016#0004读写DIntDInt32.005读写DWordDWord36.016#016#0000_0006读写RealReal40.00.07.7读写LIntLInt44.008读写LRealLReal52.00.09.9读写LWordLWord60.016#016#0000_0000_0000_0010读写StringString68.0‘’‘你好！Hello PLC!’这一步不会的，请跳转到C#与西门子PLC通讯——新手快速入门。 1.2.3 C# 读取PLC中不同类型的数据我们继续改造新手入门的演示程序。 using S7.Net; using System.Text; namespace SimS71500 { internal class Program { static void Main(string[] args) { // 解决:“'GBK' is not a supported encoding name.”的方法 Encoding.RegisterProvider(CodePagesEncodingProvider.Instance); Plc plc = new Plc(CpuType.S71500, "192.168.0.100", 0, 1); plc.Open(); // 接收键入的值 string inputKey = ""; //存储区域的地址 int dbArea = 1; Task readPLCTask = Task.Factory.StartNew(() => { while (plc.IsConnected && inputKey != "q") { Console.Clear(); // plc.Read 参数分别为数据块类型，数据块，偏移量，读取类型，读取长度 // 布尔量 Console.WriteLine("布尔量\t" + plc.Read(DataType.DataBlock, dbArea, 0, VarType.Bit, 1)); // 整形量 Console.WriteLine("整形量\t" + plc.Read(DataType.DataBlock, dbArea, 2, VarType.Int, 1)); // 数组字中的第一个元素 Console.WriteLine("数组字中的第一个元素\t" + plc.Read(DataType.DataBlock, 1, 4, VarType.Word, 1)); // 数组字中的剩余元素 short[] remainArr = (short[])plc.Read(DataType.DataBlock, 1, 6, VarType.Word, 9); Console.Write("数组字中的剩余元素\t"); for (int i = 0; i { while (plc.IsConnected && inputKey != "q") { Console.Clear(); // plc.Read 参数分别为数据块类型，数据块，偏移量，读取类型，读取长度 // 布尔量 Console.WriteLine("布尔量\t" + plc.Read(DataType.DataBlock, dbArea, 0, VarType.Bit, 1)); // 整形量 Console.WriteLine("整形量\t" + plc.Read(DataType.DataBlock, dbArea, 2, VarType.Int, 1)); // 数组字中的第一个元素 Console.WriteLine("数组字中的第一个元素\t" + plc.Read(DataType.DataBlock, 1, 4, VarType.Word, 1)); // 数组字中的剩余元素 short[] remainArr = (short[])plc.Read(DataType.DataBlock, 1, 6, VarType.Word, 9); Console.Write("数组字中的剩余元素\t"); for (int i = 0; i { while (plc.IsConnected && inputKey != "q") { // 布尔量 plc.Write(DataType.DataBlock, dbArea, 0, boolFlag);//false表示写入的值 // 整形量 plc.Write(DataType.DataBlock, dbArea, 2, iCount); // 数组字中的第一个元素 plc.Write(DataType.DataBlock, dbArea, 4, (short)(iCount * 2)); // 数组字中的剩余元素 short[] arrValues = new short[9]; // 你要写入的新值数组 for (int i = 0; i |
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