【必学技能】自己动手——基于C#实现手机APP远程访问西门子PLC（附源码）

 

对于文中涉及的MQTT服务器及MQTT客户端的源码，大家可以点击上方公众号，关注后发送关键词：MQTT通信源码。

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。

一、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。

整体软件框架如下图示所示：

                                                                                  图表 1 整体软件框架实现

    从上图可以看出，整体软件基于MQTT协议搭建，依据此软件框架搭建的MQTT物联网拓扑图如下图所示：

                                                                       图表 2 MQTT物联网平台拓扑图

二、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：

                                                                                   图表 3 xktComm下载

（2）开发UI界面开发，按照功能设计如下图所示：

                                                                              图表 4 MQTT客户端UI界面

（3）UI界面设计完成之后，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，使用上会有一些区别：

                                                                                     图表 5 MQTTnet下载

（4）先实现基本的MQTT连接服务器及断开连接：

（5）基于委托创建日志处理对象及方法体：

 

（6）确定并创建通信变量实体类及集合：

     实际开发过程中，这里是基于CMSPro实现的，本案例用于测试，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：

                                                                                 表格 1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.DBD12	Float

    按照这个结构，创建一个实体类，如下图所示：

    （7）Nuget添加Newtonsoft.Json，引入JSON转换类，便于后续将对象转换成JSON格式字符串进行传输。

    （8）基于xktComm.dll与西门子PLC之间建立连接：

    （9）通过定时器定时向指定的主题发布实时数据：

    （10）在云服务器端开启MQTT服务器：

                                                                                图表 6 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：

                                                                           图表 7 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：

                                                                          图表 8 MQTT服务器接收消息

三、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：

                                                                           图表 9 MQTT.fx应用

    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：

                                                                                图表 10 TIA博途数据

 

                                                                                   图表 11 APP数据展示

四、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。

    对于文中涉及的MQTT服务器及MQTT客户端的源码，大家可以点击上方公众号，关注后发送关键词：MQTT通信源码。

 

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