西门子CPU414-3PN/DP模块控制器西门子代理商
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前言
*近西门子PLC价格大幅上调，在工控界引起了不小的风波，不仅涨价，甚至还缺货，导致很多人不得不更改方案。听说*近已经完成了芯片替换，希望不久能够恢复供货，并把价格回调。
通过这件事，从侧面可以看出，西门子在工控领域的市场占有率很大，那么对于上位机开发人员来说，使用西门子PLC作为下位机，我们应该如何与之进行通信呢？
西门子PLC支持很多种通信协议，主要分为两种，一种是串口通信，一种是以太网通信，同时也可以通过OPC实现数据通信。
串口通信
西门子PLC支持串口通信，在S7-200和S7-200Smart中，都直接集成了串口，但是从S7-1200到S7-1500，慢慢都取消掉了，如果需要，可以通过扩展模块的方式来增加，出现这种现象的原因，其实也是工业发展的必然结果。串口通信的优势在于简单、成本低，但是劣势也非常明显，就是传输效率低。西门子早期的串口通信主要是Profibus DP通信，但是上位机是无法直接与西门子PLC走Profibus DP通信的，因此，西门子PLC常用的串口通信方案如下所示：
PPI通信：PPI通信只针对S7-200和S7-200 Smart系列PLC，其他型号不支持。
ModbusRTU主站：西门子PLC对Modbus协议支持还是比较不错的，这里是指PLC做Slave（即从站），上位机做Master（即主站）。
ModbusRTU从站：这里是指PLC做Master（即主站），上位机做Slave（即从站）。
以太网通信
西门子PLC通信还是以太网通信为主，我们常说的西门子通信协议分别是S7协议和Profinet协议，但是Profinet是一种总线协议，目前，C#是无法直接与西门子PLC走Profinet通信的。因此，西门子PLC常用的以太网通信方案如下所示：
S7通信：基本上从S7-200到S7-1500均可以实现，这里有很多可以选择的开源或商业库，包括http://s7.net、pronodave、libnodave、sharp7，也可以自己封装通信库。
ModbusTCP Server：这里是指PLC做Server（即服务器），上位机做Client（即客户端）。
ModbusTCP Client：这里是指PLC做Client（即客户端），上位机做Server（即服务器）。
OpenProtocol Server：这里是指开放式TCP通信，PLC做TCPServer（即服务器），上位机做TCPClient（即客户端）。
OpenProtocol Client：这里是指PLC做TCPClient（即客户端），上位机做TCPServer（即服务器）。
OPC通信
OPC通信是工业控制中常用的一种通信方式，主要在于OPC软件的选择以及OPCDA、OPCUA的选择，因此，西门子PLC常用的OPC通信方案如下所示：
PC Access系列：西门子针对S7-200开发PC-Access软件，针对S7-200 Smart又提供了PC-Access Smart软件，可以直接通过这些软件实现OPCDA通信。
Simatic Net 系列OPCDA：Simatic Net是西门子主推的OPC软件，支持西门子全系列，这里主要是OPCDA通信方式。
Simatic Net 系列OPCUA：新版的Simatic Net也开始支持OPCUA，这里主要是OPCUA通信方式。
KepServer 系列OPCDA：KepServer同样作为一款商业OPC软件，在国内使用率非常高，同样也支持西门子全系列，这里主要是OPCDA通信方式。
Simatic Net 系列OPCUA：新版的KepServer也开始支持OPCUA，这里主要是OPCUA通信方式。
S7通信协议
在以上众多的通信方式和通信协议中，就目前而言，使用S7通信是*方便，也是应该*广泛的，那么S7协议相对于其他协议来说，有哪些优势呢？
使用S7通信协议*大的优势在于不需要编写PLC程序，而且S7协议在底层做了很强的封装，在上位机通信应用中相比其他通信协议来说，也有很大的优势。
虽然不需要编写PLC程序，但仍然需要做一些简单的配置：
开启Put/Get
PLC侧需要设置勾选允许来自远程对象的Put/Get通信访问 对于西门子1200/1500系列，必须要勾选允许Put/Get访问，对于200Smart/300/400，则不需要。
DB块去除优化访问
对于基于博图开发S7-1200/1500的项目，如果要与DB块数据通信，需要要去除DB的优化的块访问，对于200Smart/300/400，则不需要。如果希望通过标签通信，可以采用OPCUA。
务必保证通信地址是有效地址
因为PLC大多数是基于存储区的，每个地址肯定是隶属于某个存储区，大家都知道西门子PLC自带的存储区有I区、Q区、M区、T区、C区，但是对于常用的DB存储区是没有的，需要自己去创建，也就意味着，如果你要读取DB地址，必须要提前创建好DB存储区，除此以外，DB存储区创建之后，默认是没有字节的，需要自己一个个添加变量，才能形成有效存储区，因此一个DB存储区的范围是有限并且可见的（可以通过偏移量看出来）。
S7协议之布尔操作
对于布尔操作，很多协议都有，但是这里的布尔操作是指寄存器布尔，比如DB100.DBX0.0，很多时候，我们都是通过先读取DB100.DBB0的值，再通过位运算结果，写入到DB100.DBB0中，实现DB100.DBX0.0的操作，但是这种方式有弊端，
第一：每次操作一个布尔值都需要与PLC进行两次数据交互。
第二：安全性和稳定性无法保障，你不知道在你读取和写入之间，这个字节的值是否已经发生了改变。
这样的问题也存在于Modbus协议的寄存器位操作，如40001.05，三菱、欧姆龙的寄存器位操作，如D100.06、W12.04，给上位机开发者带来很多苦恼。
但是S7协议支持直接位操作，有专门的报文指令实现这样的功能。
S7协议之PDU读取
大部分人都知道S7协议一次性读取有限制，但是具体是多少？怎么计算出来的？
S7协议的一次性读取长度是根据PDU计算出来的，这个PDU的值是来自于PLC本身，不同型号的CPU，它的PDU是不一样的，可以参考下面两张图：
西门子PLC的PDU大小是和CPU息息相关的，一般会有240、480、960三个档次，知道PDU之后，那么一次性读取的字节长度，就是在PDU的基础上减去18，这个18是指包头包尾会有18个字节，这样我们就知道了一般的PLC，一次性能读取222个字节（240-18=222），但是对于S7-1516这样的PLC，我们一次性是可以读取942个字节的（960-18=942），这个一次性能读取的字节越长，越能**上位机的通信效率。
刚刚的方式是通过KepServer测试的，实际开发过程中，该怎么获取CPU的PDU呢，实际上在建立连接的第二次握手时，返回的报文中就包含PDU的值。
第二次握手返回的报文长度是27个字节，*后两个字节就是PDU的值，上图展示的是S7-1200PLC返回的报文，0和240的组合即为240。
对于S7-1500，我这里也做了一下测试，结果如下，返回结果为3和192，3和192的组合恰好是960（960=3*256+192）。
虽然PDU是由硬件做了限制，但是我们可以通过软件的方式，实现大量数据的读取，只需要在底层做一些封装即可。做了一下测试，针对S7-1200和S7-1500同时读取M区的8000个字节的耗时比较，S7-1200耗时800多ms，S7-1500耗时仅需200ms，由此可见，硬件对通信的重要性。
S7协议之多组读取
对于很多其他的通信协议，当我们遇到数据变量比较零散，同时读取多个存储区或者一个存储区多个不同部分的时候，我们只能针对每个存储区或者每块区域做一个数据请求，但是西门子S7协议可以解决这样的问题。
西门子S7协议有一个非常强大的一个地方，可以同时读取很多个不同的存储区，*大支持19种，总共读取长度仍然受PDU的限制。
这里我们仍然以实验测试为例，体验多组读取带来的美妙体验。
假设我们的通信组配置如下：
通信组01：读取I区从0开始的1个字节
通信组02：读取Q区从0开始的1个字节
通信组03：读取M区从0开始的200个字节
通信组04：读取M区从500开始的50个字节
通信组05：读取M区从1000开始的60个字节
通信组06：读取DB100从0开始的20个字节
通信组07：读取DB100从20开始的20个字节
通信组08：读取DB100从40开始的20个字节
通信组09：读取DB100从60开始的20个字节
我们采用常用S7-1200PLC，通过配置软件实现配置以上9个通信组，开始通信测试，首先我们选择的是单组读取的方式，就是针对每个组，依次进行读取，结果如下，耗时大约200ms，这个时间应该相对来说还是比较正常的。
接着，将读取方式改成了多组读取，再进行测试发现结果如下：
通过结果发现，多组读取对于存储区较为零散的项目来说，有着非常重要的作用，可以大大**通信效率。
总结
通过上面一系列的分享，相信大家对西门子PLC通信有了更加深入的了解，希望大家可以多多实践。
每种通信方式都有自己的优缺点，对各种通信方式和协议了解之后，你才能够在不同的场合选择适合的通信方式，给出*合理的解决方案。
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原文链接：https://blog.csdn.net/m0_37787662/article/details/122346107
1、学习阶段
作为一个工业自动化工程师，说一下自己学习的历程吧，大学是学机械设计的，所以对于PLC应该算是从门外汉学起的，以下所述是针对于西门子S7-300、S7-400系列PLC所言，与S7-200系列PLC有所区别，有人说从300学起是不是有点难，就像我在评论中所说，如果S7-200相当于辆奇瑞QQ，S7-300就是辆大众 passat，练车用QQ还是 passat并没有多大区别。由于只是软件不需要硬件学习的基础上，200、300的成本是一样，选一个功能更强大的没什么不好。
图 1-1 计算机应用/计算控制
2 、门外汉阶段
此阶段建议看一些基础的东西，如什么是PLC( Programmable Logic Contro|ler可编程控制器)，基本原理是什么、可以应用在哪些地方之类的，反正就是对它能有个整体的了解。
PLC就相当于人的大脑，各种检测原件(辅入信号)就好比人的眼睛、耳朵、鼻子，执行原件(输出信号就是手脚，PLC通过收集信号，然后通过逻辑运算(大脑思考判断)，指挥执行原件动作。
3 、初级入门
PLC种类很多，就说西门子吧。首先你需要一台电脑，配置一般就行，市面上主流配置就可以了，CPU(指PLQ就不用了：其次，安装编程软件Step7(简称S刀)，版本建议54以上，现在我们做项目都是用5.5版本的。
软件安装完以后，就可以开始入门之旅了。建议装在虚拟机中，与正常使用的系统分开。
一是因为软件启动会有很多服务，影响电脑性能
二是编程软件容易被杀毒及其他软件破坏，导致无法使用，重装软件太过麻烦
①开始入门当然就是梯形图了(在此插句，之前看到有人说梯形图落后，企业已经不用了，表示反对!语言无优劣，编程有技巧，本人在冶金行业央企工作，上亿的项目都会用到梯形图，大家不要认为简单就无用)先编写简单的小程序，比如红绿灯、运输带、小车之类的都是只有几行的程序，这时候用到的都是开关量，也就是0和1的逻辑，学会用 PLC SIM做模拟，会了模拟，什么是输入(Q)，什么是输出(Q)，什么是中间变量(M)，就都理解了，前面说的小程序秒懂，此阶段一天时间就差不多了。
下面就是一个控制电机正反转的小程序，两行就可以实现，用模拟器转起来就是这个样子了，点击模拟器中的小方块就可以模拟输入信号，对应的输出信号也会自动出现小对号。
图 1-2 控制电机正反转（1）
(编程界面)
②学习数据的处理，包括数据的传输，转换，其中涉及到数据类型等基础知识，如果是工科学生学过C语言应该很容易，数据处理中需要用到很多基础功能块，像加减乘除这些块一看就知道啥功能，比如move那些看不懂的块，按F1看帮助，帮助写的可能很复杂，多看几遍就明白了，看完**自己做笔记，记成自己容易理解的(各种复杂的块，长篇的英文帮助，这个阶段是*容易让人失去学习兴趣和动力的，一定要坚持住)。数据处理也可以用模拟器模拟，很直观。
图 1-3 控制电机正反转（2）
③前面说的都是零件，学的差不多就可以开始功能和功能块。块类似于子程序，使我们的程序结构化，简化程序组织，便于修改、查错、调试，简单举个例子
你有一千个灯泡要控制开关，他们的控制逻辑相同，虽说每个控制程序只需要短短几行，但每个都写这么几行那就是几千行，非累吐血不可。这时候块的用武之地就来了，根据控制逻辑编写一个灯泡的控制程序，只把I/O作为接口做成功能块，然后对于每个灯泡调用这个功能块就好了。也就是说把零件拼成了部件，有需要就直接用部件。如果单体控制程序特别复杂，有多大好处你懂得。
软件中有自带的系统功能和功能块，学习这些块还是要找F1帮忙，自己做好笔记。
4、入门阶段
此阶段就需要学会编辑人机界面了，人机界面可以显示设备运行状态，也可以对设备进行控制。画面种类也很多，就说西门子自家的wincc吧。
我们做工程都是用 wincc70以上的版本了，但自学的话不建议安装7.0及以上版本，原因是对电脑硬件要求高，一般机器跑起来很吃力。推安装 wincc62版本，此版本功能完全能满足你学习需要，五年前的电脑就能跑的起来。软件很好找，英语不好的建议下载中文版。
安装完编辑界面就是这个样子，不是说软件复杂，是杂!
图 1-4 安装完成的编程界面
这个是做过的一个小项目，只有一些泵和阀，控制逻辑都很简单。在画面中可以显示压力，**之类的信息，也可以对设备操作控制。学会做这样的一个画面需要多长时间?一周就够了!没错，就是一周!这画面看起来貌似挺复杂的，其实就是简单的连了程序中的变量，没有控件，没有脚本!
可以利用模拟器和虚拟的CPU建立连接，在你能够在模拟环境中将画面和程序模拟运行起来，就算入门成功了!
图 1-5 模拟器和虚拟的CPU的模拟环境
入门成功相当于什么水平?大学毕业的水平吧，可以找工作了!什么样的工作?电气维护、比如水站、液压站之类以控制泵阀为主的区域。当然你去了以后是要学习硬件的,逐步迈向中级阶段。
