C#与WinCC通讯之西门子S7-1200数据读取详解

写在前面

在工控领域中，西门做组态软件WinCC仍然占有很大的市场份额。

很多时候我们说学习C#开发上位机可以取代传统的组态软件，两者就像冤家一样，然而，即使是冤家，也会有联合的时候。

比如，当我们的一些SCADA项目已经采用WINCC并已经落地，后期进行数字化改造的时候，如果我们学会C#，能做哪些事情呢？今天跟大家分享一下如何使用C#/.NET联合西门子WinCC实现数据通信。

环境搭建

众所周知，WinCC作为西门子家族的一款组态软件，主要是用来和PLC（主要是西门子PLC）通信，因此我们选择的硬件就是一款西门子S7-1200 PLC。软件方面，使用的是WinCC V7.4（其他版本待测试），以及宇宙第一IDE——VS 2019。

这里注意一下：测试时当安装好WinCC V7.4，通过添加驱动和S7-1200 PLC通信时，怎么都连接不上，最后发现应该是WINCC的S7-1200 PLC的驱动有点BUG，缺少一些组件，通过安装TIA博图之后，最终解决。

如果想通过C#联合WINCC访问到PLC里的变量，前提是WINCC项目已经开发好，并且处于运行状态，操作步骤如下：

1、首先创建一个S7连接，并创建4个变量分别为data1、data2、data3、data4，地址对应DB100.DBD0、DB100.DBD4、DB100.DBD8、DB100.DBD12，如下图所示：



2、创建一个画面，拖入4个显示控件，分别绑定这4个变量，通过博图将4个变量的值分别设置为50.5、60.5、70.5、80.5，如下图所示：



3、运行WINCC画面，如下图所示：


访问WINCC变量

1、首先创建一个新的Windows窗体应用，再从WINCC安装目录中找到两个dll，分别是CCHMIRuntime.dll和CCHMITags.dll，位置默认处于C:\Program Files (x86)\Common Files\Siemens\Bin，将这两个dll复制到debug根目录下并手动添加引用：



2、Windows窗体界面设计，下图所示：



3、编写读取变量代码，如下图所示：

        //创建通信对象
        CCHMIRUNTIME.HMIRuntime hmi = new CCHMIRUNTIME.HMIRuntime();
        //创建计时器
        Stopwatch sw = new Stopwatch();
        /// <summary>
        /// 读取变量
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void btn_Read_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //开始计时
            sw.Restart();
            //读取变量
            object data1 = hmi.Tags["data1"].Read();
            object data2 = hmi.Tags["data2"].Read();
            object data3 = hmi.Tags["data3"].Read();
            object data4 = hmi.Tags["data4"].Read();
            //显示变量
            this.txt_data1R.Text = data1?.ToString();
            this.txt_data2R.Text = data2?.ToString();
            this.txt_data3R.Text = data3?.ToString();
            this.txt_data4R.Text = data4?.ToString();
            //显示耗时
            this.lbl_Time.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString() + "ms";
        }

4、编写写入变量代码，如下图所示：
        /// <summary>
        /// 写入变量
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void btn_Write_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //开始计时
            sw.Restart();
            //写入变量
            try
            {
                hmi.Tags["data1"].Write(Convert.ToSingle(this.txt_data1W.Text));
                hmi.Tags["data2"].Write(Convert.ToSingle(this.txt_data2W.Text));
                hmi.Tags["data3"].Write(Convert.ToSingle(this.txt_data3W.Text));
                hmi.Tags["data4"].Write(Convert.ToSingle(this.txt_data4W.Text));
            }
            catch (Exception)
            {
                MessageBox.Show("写入失败");
                return;
            }
            //显示耗时
            this.lbl_Time.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString() + "ms";
        }

5、读取测试结果如下图所示：



6、写入测试结果如下图所示：


访问WINCC控件

1、重新新建一个窗体，窗体内容和布局与之前一致，如下所示：



2、编写读取控件属性代码，如下所示：
        //创建通信对象
        CCHMIRUNTIME.HMIRuntime hmi = new CCHMIRUNTIME.HMIRuntime();
        //创建计时器
        Stopwatch sw = new Stopwatch();
        /// <summary>
        /// 读取变量
        /// </summary>
        /// <param name="sender"></param>
        /// <param name="e"></param>
        private void btn_Read_Click(object sender, EventArgs e)
        {
            //开始计时
            sw.Restart();
            try
            {
                //读取变量
                dynamic data1 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件1"];
                dynamic data2 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件2"];
                dynamic data3 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件3"];
                dynamic data4 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件4"];
                //显示变量
                this.txt_data1R.Text = data1.CurrentValue.ToString();
                this.txt_data2R.Text = data2.CurrentValue.ToString();
                this.txt_data3R.Text = data3.CurrentValue.ToString();
                this.txt_data4R.Text = data4.CurrentValue.ToString();
            }
            catch (Exception)
            {
                MessageBox.Show("读取失败");
                return;
            }
            //显示耗时
            this.lbl_Time.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString() + "ms";
        }

3、编写写入控件属性代码，如下所示：

      /// <summary>
      /// 写入变量
      /// </summary>
      /// <param name="sender"></param>
      /// <param name="e"></param>
      private void btn_Write_Click(object sender, EventArgs e)
      {
          //开始计时
          sw.Restart();

          //写入变量
          try
          {
              dynamic data1 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件1"];
              dynamic data2 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件2"];
              dynamic data3 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件3"];
              dynamic data4 = hmi.Screens["NewPdl1"].ScreenItems[".NET 控件4"];
            
              data1.CurrentValue = Convert.ToSingle(this.txt_data1W.Text);
              data2.CurrentValue = Convert.ToSingle(this.txt_data2W.Text);
              data3.CurrentValue = Convert.ToSingle(this.txt_data3W.Text);
              data4.CurrentValue = Convert.ToSingle(this.txt_data4W.Text);

          }
          catch (Exception)
          {
              MessageBox.Show("写入失败");
              return;
          }

          //显示耗时
          this.lbl_Time.Text = sw.ElapsedMilliseconds.ToString() + "ms";
      }

4、读取结果如下所示：



5、写入结果如下所示：

这里值得注意的是，通过访问控件实现的写入并没有真正写入PLC，所以这种方式仅限于读取数据，但可以通过这种方式来设置控件的其他属性，比如样式、背景、文本等。

整体总结

本文主要以学习研究为主，针对C#与WINCC之间的数据通信做了较为详尽的描述，相信对于很多电气工程师，尤其是以西门子PLC为主的电气工程师来说，会有很大帮助。