大家好，我是Edison。
作为一个工业自动化领域的程序员，不懂点PLC和上位机，貌似有点说不过去。这里我用两篇小文带你快速进入上位机开发领域。后续，我会考虑再出一个系列文章一起玩工控上位机。
上一篇：搭建PLC模拟仿真环境
在上一篇中，我们通过PLCSIM Advanced软件创建了一个虚拟的西门子S7-1500 PLC如下所示：
然后，我们创建了一个博途的自动化项目，和我们的虚拟PLC进行了组态。在编译完成后，我们创建的数据块中的数据字段就得到了偏移量，如下图所示，0,2,4, 260就是所谓的偏移量，会在后面用到。
这里开始我们就开始使用C#创建一个Windows Form项目，然后通过S7NetPlus库来连接PLC，并读取和写入数据块中的数据，这是一个典型的上位机数据采集的场景。这里我们创建一个.NET Framework 4.8的Windows Form项目，并拖控件完成一个如下图所示的窗体应用界面：
这个窗体提供了连接和断开PLC，以及读取 和 写入 文本框中的数据，接下来我们就来实现这几个功能。
要实现S7 PLC的连接和操作，目前已经有很多较为成熟的组件了，我们这里使用S7NetPlus组件，直接通过NuGet安装最新版本即可。
然后编写Connect按钮的Click事件如下：
private static Plc s7Instance;
public MainForm()
{
InitializeComponent();
}
private void btnConnect_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
if (btnConnect.Text == "Connect")
{
if (s7Instance == null)
s7Instance = new Plc(CpuType.S71500, txtPlcIPAddress.Text.Trim(), 0, 1);
s7Instance.Open();
btnConnect.Text = "Disconnect";
}
else
{
s7Instance.Close();
btnConnect.Text = "Connect";
txtBool01.Clear();
txtInt01.Clear();
txtStr01.Clear();
txtStr02.Clear();
}
}
由于我们在博途项目中设置的数据块是DB01，且只有4个字段，所以这里我们编写ReadData按钮的Click事件如下，它通过指定参数读取到指定类型的数据并绑定到文本框的Text中。
private void btnReadData_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
if (s7Instance == null || !s7Instance.IsConnected)
{
MessageBox.Show("Your PLC is not connected now!", "Error", MessageBoxButtons.OK);
return;
}
// bool
var boolData = (bool)s7Instance.Read(DataType.DataBlock, 1, 0, VarType.Bit, 1);
txtBool01.Text = boolData ? "1" : "0";
// int
var intData = (short)s7Instance.Read(DataType.DataBlock, 1, 2, VarType.Int, 1);
txtInt01.Text = intData.ToString();
// string
var count = (byte)s7Instance.Read(DataType.DataBlock, 1, 4 + 1, VarType.Byte, 1); // +1表示读取偏移值的长度
var str01Data = Encoding.Default.GetString(s7Instance.ReadBytes(DataType.DataBlock, 1, 4 + 2, count)); // +2表示读取偏移值（跳过）的字符
txtStr01.Text = str01Data;
// wstring
var str02Data = (string)s7Instance.Read(DataType.DataBlock, 1, 260, VarType.S7WString, 254);
txtStr02.Text = str02Data;
}
要点解读：
（1）针对bool和int类型，我们可以直接通过Read方法快速读取到，但需要告诉PLC准确的读写位置和数据类型，主要是偏移量一定要给正确。
Read方法的参数分别为数据块类型，数据块，偏移量，读取类型，读取长度
（2）针对string和wstring类型，就稍微麻烦一些了：针对string，需要先获取string值的所占长度。再拿到具体byte值。转换为utf8格式的ascci码，具体代码中有体现。
+1 表示获取到长度
+2 表示获取到跳过偏移长度的字符
特别注意：string类型只能存储ascci码，需要注意，不能存储中文！
针对wstring，稍微简单点，但是需要注意的是获取的字符需要为254个，因为符号占用了4个字节。
和读取一样，通过Write方法即可轻松实现写入，但针对string和wstring仍然是复杂一些，这里我封装了一个S7DataWriter的静态类，提供了两个方法来获取要写入的bytes，因为它无法直接接收C#程序中的string类型。
public static class S7DataWriter
{
/// <summary>
/// 获取西门子PLC字符串数组--String类型
/// </summary>
public static byte[] GetPlcStringByteArray(string str)
{
byte[] value = Encoding.Default.GetBytes(str);
byte[] head = new byte[2];
head[0] = Convert.ToByte(254);
head[1] = Convert.ToByte(str.Length);
value = head.Concat(value).ToArray();
return value;
}
/// <summary>
/// 获取西门子PLC字符串数组--WString类型
/// </summary>
public static byte[] GetPlcWStringByteArray(string str)
{
byte[] value = Encoding.BigEndianUnicode.GetBytes(str);
byte[] head = BitConverter.GetBytes((short)508);
byte[] length = BitConverter.GetBytes((short)str.Length);
Array.Reverse(head);
Array.Reverse(length);
head = head.Concat(length).ToArray();
value = head.Concat(value).ToArray();
return value;
}
}
然后，我们就可以编写Write Data按钮的Click事件了：
private void btnWriteData_Click(object sender, System.EventArgs e)
{
if (s7Instance == null || !s7Instance.IsConnected)
{
MessageBox.Show("Your PLC is not connected now!", "Error", MessageBoxButtons.OK);
return;
}
// bool
var boolValue = txtBool01.Text.Trim() == "1" ? true : false;
s7Instance.Write(DataType.DataBlock, 1, 0, boolValue);
// int
var intValue = Convert.ToInt16(txtInt01.Text);
s7Instance.Write(DataType.DataBlock, 1, 2, intValue);
// string
s7Instance.Write(DataType.DataBlock, 1, 4, S7DataWriter.GetPlcStringByteArray(txtStr01.Text.Trim()));
// wstring
s7Instance.Write(DataType.DataBlock, 1, 260, S7DataWriter.GetPlcWStringByteArray(txtStr02.Text.Trim()));
MessageBox.Show("Write data successfully!", "Info", MessageBoxButtons.OK);
}
和读取一样，通过Write方法即可轻松实现写入，但针对string和wstring仍然是复杂一些，这里我封装了一个S7DataWriter的静态类，提供了两个方法来获取要写入的bytes，因为它无法直接接收C#程序中的string类型。
（1）读取数据
（2）写入数据
本文通过使用C#开发了一个简单的WindowsForm窗体程序，实现了S7 PLC的连接、数据读取和写入。虽然只是一个简单的Demo，但是从中可以看见上位机的基本思想，就是对PLC的数据采集和监控。当然，实现这个目的，不止S7协议一条路，我们还可以通过ModBus、OPC UA等协议，这些就留到后面的专题吧，如果你感兴趣的话，就保持关注哦！
GitHub：https://github.com/Coder-EdisonZhou/PLC-Connectors
