字符串读取西门子_【必学技能】自己动手——基于C#实现手机APP远程访问西门子PLC...

随着5G时代的来临，物联网开始加速盛行，慢慢地融入到我们的生活当中，万物互联互通将不再只是纸上谈兵。现在各大物联网平台层出不穷，看似离我们很遥远，其实只要我们敢于去研究，敢于去发现，万物互联，近在咫尺之间。

今天给大家介绍一下，作为一个普通的.NET开发人员，如何不借助第三方的物联网平台，搭建一个简单实用的物联网平台框架。

1、物联网框架

此物联网框架是在上位机框架的基础上，结合物联网通信协议MQTT实现。上位机本身就集成有采集、归档及日志等功能，只需要在这个基础上，连接MQTT服务器之后，并向指定的主题Topic中发布相关的数据，相关的WEB、APP只需要订阅相应的主题，即可获取到数据。

整体框架如下图示所示：

整体框架实现

2、框架实现

为了测试方便，这里选择西门子S7-1200 PLC作为下位机，采用西门子S7进行通信，上位机先与PLC进行通信，同时连接MQTT服务器，并向指定主题发布数据。

（1）首先创建一个新的Windows窗体应用，从NuGet上下载xktComm.dll。

xktComm下载

（2）开发UI界面开发，按照功能设计如下图所示：

MQTT客户端UI界面

（3）UI界面设计完成之后，开始进行代码的编写，这里使用开源的mqtt库mqttnet，仍然通过NuGet下载安装一下，这里选择版本为2.8.2，选择不同的版本，会有一些使用上的区别：

MQTTnet下载

（4）先实现基本的MQTT连接服务器及断开连接：

private IMqttClient mqttClient = null;

private void btn_Connect_Click(object sender, EventArgs e)

{

var option = new MqttClientOptions() { ClientId = Guid.NewGuid().ToString("D") };

//设置连接的服务器及端口号

option.ChannelOptions = new MqttClientTcpOptions()

{

Server = this.txt_ServerIP.Text,

Port = Convert.ToInt32(this.txt_Port.Text)

};

//是否需要账户密码

if (this.chk_IsUsePwd.Checked)

{

option.Credentials = new MqttClientCredentials()

{

Username = this.txt_UserName.Text,

Password = this.txt_Pwd.Text

};

}

option.CleanSession = true;

option.KeepAlivePeriod = TimeSpan.FromSeconds(100);

option.KeepAliveSendInterval = TimeSpan.FromSeconds(10000);

if (mqttClient != null)

{

mqttClient.DisconnectAsync();

mqttClient = null;

}

try

{

mqttClient = new MqttFactory().CreateMqttClient();

mqttClient.Connected += MqttClient_Connected;

mqttClient.Disconnected += MqttClient_Disconnected;

mqttClient.ApplicationMessageReceived += MqttClient_ApplicationMessageReceived;

mqttClient.ConnectAsync(option);

}

catch (Exception ex)

{

AddLog(1, "MQTT客户端连接失败：" + ex.Message);

return;

}

private void btn_DisConn_Click(object sender, EventArgs e)

{

mqttClient.DisconnectAsync();

}

（5）基于委托创建日志处理对象及方法体：

private AddLogDelegate AddLog;

private string CurrentTime

{

get { return DateTime.Now.ToString("HH:mm:ss"); }

}

/// 写入日志方法体

private void AddLogMethod(int index, string info)

{

if (this.lstInfo.InvokeRequired)

{

this.lstInfo.Invoke(new Action(() =>

{

ListViewItem lst = new ListViewItem(" " + CurrentTime, index);

lst.SubItems.Add(info);

lstInfo.Items.Insert(0, lst);

}));

}

else

{

ListViewItem lst = new ListViewItem(" " + CurrentTime, index);

lst.SubItems.Add(info);

lstInfo.Items.Insert(0, lst);

}

（6）确定并创建通信变量实体类及集合：

实际开发过程中，这块应该是基于CMS配置软件实现的，本案例用于测试，就不弄那么复杂了，这里以读取以下四个变量为例（实际应用时变量数据及结构可能要比这复杂），如下图所示：

通信变量列表

序号	变量名称	变量地址	变量类型
1	出口压力	DB100.DBD0	Float
2	入口压力	DB100.DBD4	Float
3	出口温度	DB100.DBD8	Float
4	入口温度	DB100.DBD20	Float

按照这个结构，创建一个实体类，如下图所示：

public enum DataType

{

Bit,

Byte,

Short,

UShort,

Int,

UInt,

Float,

Double

}

public class Variable

{

//变量名称

public string VarName { get; set; }

//变量地址

public string VarAddress { get; set; }

//开始地址

public string Start

{

get

{

if (VarAddress.Contains('.'))

{

string temp = VarAddress.Split('.')[1];

return temp.Substring(temp.IndexOf(temp.First(c => char.IsDigit(c))));

}

else

{

return VarAddress.Substring(VarAddress.IndexOf(VarAddress.First(c => char.IsDigit(c))));

}

VarList.Add(new Variable() { VarName = "出口压力", VarAddress = "DB100.DBD0", VarType = DataType.Float });

VarList.Add(new Variable() { VarName = "入口压力", VarAddress = "DB100.DBD4", VarType = DataType.Float });

VarList.Add(new Variable() { VarName = "出口温度", VarAddress = "DB100.DBD8", VarType = DataType.Float });

VarList.Add(new Variable() { VarName = "入口温度", VarAddress = "DB100.DBD12", VarType = DataType.Float });

（7）Nuget添加Newtonsoft.Json，引入JSON转换类：

public class JSONHelper

{

// 实体对象转换成JSON字符串

public static string EntityToJSON<T>(T x)

{

string result = string.Empty;

try

{

result = JsonConvert.SerializeObject(x);

}

catch (Exception)

{

result = string.Empty;

}

return result;

}

// JSON字符串转换成实体类

public static T JSONToEntity<T>(string json)

{

T t = default(T);

try

{

t = (T)JsonConvert.DeserializeObject(json, typeof(T));

}

catch (Exception)

{

t = default(T);

}

return t;

}

（8）PLC建立连接：

//通信对象

private SiemensS7 objS7 = new SiemensS7();

//PLC连接状态

private bool IsPLCConenected = false;

//PLC建立连接

IsPLCConenected= objS7.Connect("192.168.1.210", CPU_Type.S71200, 0, 0);

//写入日志

AddLog(IsPLCConenected?0:1, IsPLCConenected?"PLC连接成功":"PLC连接失败");

（9）定时器执行事件：

private void timer1_Tick(object sender, EventArgs e)

{

if (IsPLCConenected)

{

//PLC批量读取

byte[] array = objS7.ReadBytes(StoreType.DataBlock, 100, 0, 12);

if (array != null && array.Length == 12)

{

//变量解析由于篇幅有限，这里仅对浮点型进行解析

foreach (var item in VarList)

{

switch (item.VarType)

{

case DataType.Float:

item.VarValue = FloatLib.GetFloatFromByteArray(array, Convert.ToInt32(item.Start)).ToString();

break;

case DataType.Double:

break;

default:

break;

}

//这里主要为了缩短发送的内容，减少发送数据长度

List<MQTTVariable> MqttVarList = new List<MQTTVariable>();

foreach (var item in VarList)

{

MqttVarList.Add(new MQTTVariable()

{

VarName = item.VarName,

VarValue = item.VarValue.ToString()

});

}

var msg = new MqttApplicationMessage()

{

Topic = this.txt_Topic.Text,

Payload = Encoding.UTF8.GetBytes(JSONHelper.EntityToJSON(MqttVarList)),

QualityOfServiceLevel = (MqttQualityOfServiceLevel)Enum.Parse(typeof(MqttQualityOfServiceLevel), this.cmb_QOSPublish.Text, true),

Retain = false

};

mqttClient.PublishAsync(msg);

}

（10）在云服务器端开启MQTT服务器：

MQTT服务器开启

（11）运行MQTT客户端，连接服务器，并点击开始定时：

运行MQTT客户端

（12）连接成功后，可以观察到MQTT服务器中收到了来自MQTT客户端发来的信息：

MQTT服务器接收消息

3、框架应用

当数据已经上传到MQTT服务器后，那么如果需要获取这些数据，只需要开发一个MQTT，并订阅那个主题，这样，MQTT服务器就会自动将相关的信息推送到客户端软件中，可以先用MQTT.fx测试一下，MQTT.fx是一款基于Eclipse Paho，使用Java语言编写的MQTT客户端工具，支持通过Topic订阅和发布消息。打开MQTT.fx，输入正确的服务器地址、端口号、用户及密码，并订阅主题thinger后，就可以实时收到服务器发送过来的数据了，如下图所示：

MQTT.fx测试

与此同时，我们也可以通过开发相关的WEB网页或者APP来获取数据，下面是一个简易APP的数据展示：

APP数据展示

4、整体总结

本文主要是基于MQTT协议实现了本地PLC控制器数据上传的过程。基于阿里云服务器，你可以在任意地方访问到本地PLC的实时数据，实现数据的远程上传。本文主要针对的是电气和工控人员，物联网必然是未来发展的趋势，建议所有的PLC工程师及电气工程师，都应该掌握一门编程语言，也许现在用不到，但未来总会用得到。