一、 概述
工業裝置採用HMI+PLC控制是比較常見的方案，隨著工業自動化的要求越來越高，現在很多裝置都要求接入企業MES系統，MES系統一般為WEB系統，介面形式大部分為HTTP協議，這種傳統方案和MES系統介面就比較麻煩。
本文提供一種簡單的PC+PLC的工控方案，可以採用C#開發控制端人機互動頁面，PLC做控制中心，兩者通過Modbus協議通訊交換資料。通過這個方案也可以對舊裝置進行改造增加MES介面功能。
具體方案如下：
1、 試驗下位機採用SIMENS S7-200 Smart，上位機應用程式採用C#開發，軟體和PLC之間採用Modbus TCP協議進行通訊。
2、 通訊時，上位機避免訪問PLC的IQ、AI、M等區域，只通過V區域進行資料交換：PLC實時將裝置狀態資訊複製到指定位置，上位機每隔200ms去取一次狀態資料，並根據裝置狀態和使用者指令進行相關操作；
3、 上位機將PLC需要執行的動作指示傳輸到指定位置，PLC每次執行程式掃描時根據資料做出相應反應。PLC應對資料的有效性進行檢驗，如果檢驗不通過將拒絕執行動作，並報錯。
4、 PLC還需要對一些安全方面的控制進行直接檢查，不需要等待上位機指示。包括：急停響應、限位開關、過壓等。
二、 方案說明
理論上，通過Modbus協議，上位機是可以直接訪問I/O、A/D、D/A等埠的，也就是說可以直接讀取輸入狀態，並控制輸出。但我們不建議這種方案，主要有下面幾個原因：
1、 PC向PLC詢問的時間不可能很及時，我們設定為200ms，這個時間對控制系統來說響應時間有點長了，PLC掃碼週期一般只幾有個ms，響應較快；
2、 通訊過程存在不穩定性，當通訊異常時，PLC恰好處於一個不安全的狀態就太危險了。
所以應保證PLC是具備控制能力的，當上位機向PLC傳送命令時，如果出現異常，也應該保證PLC處於一個安全的狀態。
三、 試驗
我們做一個人簡單的試驗程式，它只有兩個功能
1、 將輸入（I0.0）的狀態顯示在程式介面上；
2、 通過上位機控制輸出狀態（Q0.0）
PLC部分程式：
一共有3行程式：
第1行：啟動一個ModBus Server
說明：
1) MaxIQ：設定IQ的訪問範圍；
2)MaxAI設定AD的訪問範圍；
3)HoldStart：引數 HoldStart 為指向 V 儲存器中保持暫存器起始位置的指標。通常將該值設定為 &VB0（VB0 地址）；
4)MaxHold：引數 MaxHold 設定可用於 Modbus 地址 4xxxx 的 V 儲存 器中的字保持暫存器數；
5)即使HoldStart不指向VB0，Modbus定址仍是從0開始，範圍為0~MaxHold，如果超出範圍將報告非法資料地址的錯誤；
第2行：將輸入狀態對映到V0.0
第3行：將V2.0資料對映到輸出狀態
上位機介面：
程式通過一個方塊的顏色顯示PLC輸入口的狀態；Start和Stop按鈕控制PLC輸出埠狀態。
客戶端通過EasyModbusTCP庫來實現基礎通訊，首先通過Nuget下載依賴庫。
狀態讀取：
int[] words = _modbusClient.ReadHoldingRegisters(0, 10);
byte VB0 = (byte)(words[0] >> 8);
byte VB1 = (byte)(words[00] & 0x00FF);
bool IsEmergencyStop = (VB0 & 0x01) == 1;
說明：
1） 首先從地址0讀取10個字（WORD），由於設定了HoldStart為VB0，所以會讀取VB0~VB10，共20個位元組， words長度為10，每兩個位元組形成一個int資料，低位在前，高位在後；
2） 通過第一個int資料取得VB0和VB1，然後再取得VB0.0即可得到位資訊。
控制輸出：
public void StartTest()
{
//V2.0
_modbusClient.WriteSingleRegister(1, 0x0100);
}
public void StopTest()
{
//V2.0
_modbusClient.WriteSingleRegister(1, 0x0000);
}
WriteSingleRegister也是按照WORD來進行定址的，例如：
WriteSingleRegister(10, 0x1234)
表示：VB20設定為0x12，VB21設定為0x34；
雙方交換float型別的實時也是可以的，這裡就不詳細介紹了。
示例專案地址：https://gitee.com/seabluescn/plcsamples.git