摘要：上位机，一般来说就是在数据采集和控制系统里处在比较高的层级，有着挺强的数据处理本事和控制功能的计算机设备。它靠着通信接口（像串口、网口啥的）跟下位机（比如说 PLC、单片机或者其他智能的设备）进行数据的交换还有指令的传达，达成对下位机的监控、配置、数据收集以及
什么是上位机
上位机，一般来说就是在数据采集和控制系统里处在比较高的层级，有着挺强的数据处理本事和控制功能的计算机设备。它靠着通信接口（像串口、网口啥的）跟下位机（比如说 PLC、单片机或者其他智能的设备）进行数据的交换还有指令的传达，达成对下位机的监控、配置、数据收集以及分析之类的功能。
简单理解，就是对PLC进行监控和数据采集分析。
建议按照WinPcap -> PLCSIM -> TIA Portal的顺序安装。
至于安装过程，可以自行搜索，或参考下列文章。所有软件仅供学习参考，本文不做详细解读：
一步到位，博图TIA下载、安装、仿真、授权 PLC论坛-全力打造可编程控制器专业技术论坛 -
http://bbs.plcjs.com/forum.php?mod=viewthread&tid=505862&fromuid=250402
配置虚拟网卡
安装完成PLCSIM Advanced后，会多一个虚拟网卡出来。
这里我们点开这个虚拟网卡，设置一下静态IP。
创建一个虚拟PLC
打开PLCSIM Advanced，按照下列步骤创建一个PLC实例。这里需要注意的实，PLC实例的IP地址需要和刚刚设置的虚拟网卡在同一个网段，这里是192.168.10.x。
创建完成后，由于PLC实例并未正式启动，因此亮黄灯。
创建博途自动化项目
接下来就是最为关键的步骤，打开博途TIA Portal，进行以下操作：
（1）创建一个项目
（2）添加PLC设备
（3）添加完成后得到项目视图
（4）为设备设置“允许来自远程对象的PUT/GET通信访问”
（5）为项目设置“块编译时支持仿真”
（6）为设备设置IP地址：下图中的IP应该是10.200哈
（7）为设备添加一个数据块，取名“DB01”
（8）添加一些字段，并点击编译按钮，编译完成后得到偏移量
（9）点击下载到设备的按钮，并选择虚拟网卡，然后搜索到我们的虚拟PLC设备，最后点击下载。
验证PLC实例状态
成功装载到设备后，我们的PLC实例的状态就会由黄灯 变为 绿灯，说明已经正常启动好了。
那么，接下来，我们就可以通过C#编写一个DEMO来读取和写入PLC的数据块中的数据了。
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。
创建Windows Form项目
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。
实现PLC的连接与断开
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; }}实现PLC数据块的读取
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;}（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
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。
实现PLC数据块的写入
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{ /// /// 获取西门子PLC字符串数组--String类型 /// 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; } /// /// 获取西门子PLC字符串数组--WString类型 /// 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);}效果演示
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
小结
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！
源码
GitHub：https://github.com/Coder-EdisonZhou/PLC-Connectors
来源：PLC技术玩