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NewLife.Siemens 西门子PLC

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NewLife.Siemens 是基于 NewLife.IoT 标准驱动接口实现的西门子 PLC S7 协议 .NET 库,纯托管代码、无原生依赖,支持 S7-200/300/400/1200/1500 全系列 PLC 的以太网数据采集与控制。

源码: https://github.com/NewLifeX/NewLife.Siemens
Nuget:NewLife.Siemens


项目介绍

西门子 S7 协议是工业自动化领域最广泛使用的 PLC 以太网通信协议,基于 ISO-on-TCP(端口 102),采用 TPKT → COTP → S7 三层协议栈。NewLife.Siemens 完整实现了该协议栈,提供简洁的 C# API,可直接读写 PLC 的 DB、输入、输出、标志区等各类数据区域。

本库同时作为 NewLife.IoT 标准驱动,可无缝集成到 IoTEdge 工业物联网网关,实现配置化点位采集,无需编写额外代码。

功能实现状态

功能模块 状态 说明
连接管理(TPKT/COTP/S7 三层握手) ✅ 已完成 含断线自动重连、KeepAlive
字节级读写(ReadBytes/WriteBytes) ✅ 已完成 超 PDU 自动分段
PLC 地址解析(DB/I/Q/M/T/C/STRING) ✅ 已完成 全格式字符串解析
数据类型模型(VarType/DataType/CpuType) ✅ 已完成 全系列 PLC 封装
NewLife.IoT 驱动集成(SiemensS7Driver) ✅ 已完成 支持 IoTEdge 插件化加载
错误处理体系(ErrorCode/ApiException) ✅ 已完成 分类异常,异常后自动重连
S7Server PLC 模拟器 ✅ 已完成 含全区域内存存储,支持读写往返
类型化读写 API(Read<T>/Write) ✅ 已完成 自动字节序转换,支持数组与字符串
批量多变量读写(ReadMultipleVars) ✅ 已完成 单次 PDU 打包多个变量,自动分批
SZL 诊断读取(CPU 状态、模块信息) ✅ 已完成 ReadSzlAsync / ReadCpuInfoAsync
PLC 时钟读写 ✅ 已完成 ReadClockAsync / WriteClockAsync
GTM 全局类型消息支持(S7-1200/1500) ✅ 已完成 全局类型消息(GTM)读写
密码保护连接与认证 ✅ 已完成 ProtectionLevel 模型,S7Client/S7Server 均支持

主要特点

  • 完整协议栈:TPKT / COTP / S7 三层协议完整实现,含 CR/CC 握手与 PDU 大小协商
  • 全系列 PLC 支持:S7-200、S7-200 Smart、S7-300、S7-400、S7-1200、S7-1500、Siemens Logo 0BA8
  • 全地址格式:DB(DBB/DBW/DBD/DBX/STRING)、输入(I/E)、输出(Q/A)、标志区(M)、定时器(T)、计数器(C)
  • 超 PDU 自动分段:读写数据超出 PDU 限制时自动拆分为多次请求,对调用方透明
  • 断线自动重连:内置 TCP KeepAlive 检测,操作时自动重建连接
  • 全异步 APIOpenAsync 等异步方法,适合高并发 IoT 采集场景
  • 多框架支持:net45 / net461 / netstandard2.0 / netstandard2.1,覆盖老旧工控系统
  • IoT 驱动集成SiemensS7Driver 实现 DriverBase,可直接加载到 IoTEdge 网关

支持的 PLC 型号与地址格式

CPU 型号

枚举值 对应型号 Rack Slot
S7200 SIMATIC S7-200(需 CP243 模块) 0 0
S7200Smart SIMATIC S7-200 Smart 0 0
S7300 SIMATIC S7-300 0 2
S7400 SIMATIC S7-400 0 2
S71200 SIMATIC S7-1200 0 0
S71500 SIMATIC S7-1500 0 0
Logo0BA8 Siemens LOGO! 0BA8 0 0

S7-1200/1500 注意:需在 TIA Portal 中关闭 DB "优化块访问",并在 CPU 保护设置中开启"允许 PUT/GET"。

地址格式

格式示例 说明
DB1.DBB0 DB1 第0字节(Byte)
DB1.DBW10 DB1 第10字节起的 Word(2字节)
DB1.DBD20 DB1 第20字节起的 DWord(4字节)
DB1.DBX0.3 DB1 第0字节第3位(Bit)
DB1.STRING0.60 DB1 第0字节起的字符串(最大60字符)
IB0 / IW2 / ID4 输入字节/字/双字
QB0 / QW2 / QD4 输出字节/字/双字
MB0 / MW4 / MD8 标志区字节/字/双字
M0.5 标志区第0字节第5位
T10 定时器 T10
C5 计数器 C5

快速入门

安装

dotnet add package NewLife.Siemens

直接使用 S7Client

using NewLife.Siemens.Models;
using NewLife.Siemens.Protocols;

// 创建客户端(CPU类型、IP地址、端口、机架、插槽)
var client = new S7Client(CpuType.S71200, "192.168.1.100", 102, rack: 0, slot: 0);

// 建立连接(完成 TPKT/COTP/S7 三层握手)
await client.OpenAsync();

// 读取字节数据(DB1 第0字节起读10个字节)
var address = new PLCAddress("DB1.DBB0");
var data = client.ReadBytes(address, 10);
Console.WriteLine(data.ToHex());

// 读取一个 Word(2字节,DB1.DBW20)
var wordAddr = new PLCAddress("DB1.DBW20");
var wordData = client.ReadBytes(wordAddr, 2);
var wordValue = (ushort)((wordData[0] << 8) | wordData[1]);  // S7大端转换

// 写入字节数据
var writeAddr = new PLCAddress("DB1.DBW20");
client.WriteBytes(writeAddr, new byte[] { 0x00, 0x64 });  // 写入100(大端)

// 读取标志区(M0.0 起读1字节)
var mAddr = new PLCAddress("MB0");
var flags = client.ReadBytes(mAddr, 1);

// 关闭连接
client.Close();

通过 IoT 驱动(IoTEdge 集成)

using NewLife.IoT.Drivers;
using NewLife.IoT.ThingModels;
using NewLife.Siemens.Drivers;
using NewLife.Siemens.Models;

// 实例化驱动
var driver = new SiemensS7Driver();

// 配置参数
var param = new SiemensParameter
{
    Address = "192.168.1.100:102",
    CpuType = CpuType.S71200,
    Rack = 0,
    Slot = 0
};

// 打开节点
var node = driver.Open(device, param);

// 定义点位并读取
var points = new IPoint[]
{
    new PointModel { Name = "温度", Address = "DB1.DBW0" },
    new PointModel { Name = "压力", Address = "DB1.DBD4" },
    new PointModel { Name = "运行标志", Address = "M0.0" },
};

var result = driver.Read(node, points);
Console.WriteLine($"温度={result["温度"]}, 压力={result["压力"]}");

类型化读写 API

// 泛型读取(自动大端→小端转换)
var temp = client.Read<Int16>("DB1.DBW0");          // 读 INT
var pressure = client.Read<Single>("DB1.DBD4");     // 读 REAL
var flag = client.Read<Boolean>("M0.0");            // 读 BOOL 位

// 读字符串(STRING 含2字节头)
var name = client.ReadString("DB1.STRING0.60");

// 泛型写入
client.Write("DB1.DBW0", (Int16)150);
client.Write("M0.0", true);

// 读取数组(连续变量)
var temps = client.ReadArray<Int16>("DB1.DBW0", 10);  // 读10个 INT

批量多变量读写

using NewLife.Siemens.Messages;

// 构造多个变量描述
var items = new List<DataItem>
{
    DataItem.FromAddress("DB1.DBW0",  VarType.Int),
    DataItem.FromAddress("DB1.DBD4",  VarType.Real),
    DataItem.FromAddress("M0.0",      VarType.Bit),
};

// 一次 PDU 批量读取(超限自动拆分)
client.ReadMultipleVars(items);
Console.WriteLine($"温度={items[0].Value}, 压力={items[1].Value}, 运行={items[2].Value}");

// 批量写入
items[0].Value = (Int16)200;
client.Write(items.ToArray());

SZL 诊断读取与时钟读写

// 读取 CPU 信息
var info = await client.ReadCpuInfoAsync();
Console.WriteLine($"型号={info.ArticleNumber}, 序列号={info.SerialNumber}");

// 读取 CPU 运行状态(Run / Stop / Halt)
var status = await client.ReadCpuStatusAsync();
Console.WriteLine($"CPU状态={status}");

// 读取 PLC 时钟
var plcTime = await client.ReadClockAsync();
Console.WriteLine($"PLC时间={plcTime:yyyy-MM-dd HH:mm:ss}");

// 同步 PLC 时钟为当前系统时间
await client.WriteClockAsync(DateTime.Now);

新生命项目矩阵

各项目默认支持net9.0/netstandard2.1/netstandard2.0/net4.62/net4.5,旧版(2024.0801)支持net4.0/net2.0

项目 年份 说明
基础组件 支撑其它中间件以及产品项目
NewLife.Core 2002 核心库,日志、配置、缓存、网络、序列化、APM性能追踪
NewLife.XCode 2005 大数据中间件,单表百亿级,MySql/SQLite/SqlServer/Oracle/PostgreSql/达梦,自动分表,读写分离
NewLife.Net 2005 网络库,单机千万级吞吐率(2266万tps),单机百万级连接(400万Tcp长连接)
NewLife.Remoting 2011 协议通信库,提供CS应用通信框架,支持Http/RPC通信框架,高吞吐,物联网设备低开销易接入
NewLife.Cube 2010 魔方快速开发平台,集成了用户权限、SSO登录、OAuth服务端等,单表100亿级项目验证
NewLife.Agent 2008 服务管理组件,把应用安装成为操作系统守护进程,Windows服务、Linux的Systemd
NewLife.Zero 2020 Zero零代脚手架,基于NewLife组件生态的项目模板NewLife.Templates,Web、WebApi、Service
中间件 对接知名中间件平台
NewLife.Redis 2017 Redis客户端,微秒级延迟,百万级吞吐,丰富的消息队列,百亿级数据量项目验证
NewLife.RocketMQ 2018 RocketMQ纯托管客户端,支持Apache RocketMQ和阿里云消息队列,十亿级项目验
NewLife.MQTT 2019 物联网消息协议,MqttClient/MqttServer,客户端支持阿里云物联网
NewLife.IoT 2022 IoT标准库,定义物联网领域的各种通信协议标准规范
NewLife.Modbus 2022 ModbusTcp/ModbusRTU/ModbusASCII,基于IoT标准库实现,支持ZeroIoT平台和IoTEdge网关
NewLife.Siemens 2022 西门子PLC协议,基于IoT标准库实现,支持IoT平台和IoTEdge
NewLife.Map 2022 地图组件库,封装百度地图、高德地图、腾讯地图、天地图
NewLife.Audio 2023 音频编解码库,PCM/ADPCMA/G711A/G722U/WAV/AAC
产品平台 产品平台级,编译部署即用,个性化自定义
Stardust 2018 星尘,分布式服务平台,节点管理、APM监控中心、配置中心、注册中心、发布中心
AntJob 2019 蚂蚁调度,分布式大数据计算平台(实时/离线),蚂蚁搬家分片思想,万亿级数据量项目验证
NewLife.ERP 2021 企业ERP,产品管理、客户管理、销售管理、供应商管理
CrazyCoder 2006 码神工具,众多开发者工具,网络、串口、加解密、正则表达式、Modbus、MQTT
EasyIO 2023 简易文件存储,支持分布式系统中文件集中存储。
XProxy 2005 产品级反向代理,NAT代理、Http代理
HttpMeter 2022 Http压力测试工具
GitCandy 2015 Git源代码管理系统
SmartOS 2014 嵌入式操作系统,完全独立自主,支持ARM Cortex-M芯片架构
SmartA2 2019 嵌入式工业计算机,物联网边缘网关,高性能.NET8主机,应用于工业、农业、交通、医疗
FIoT物联网平台 2020 物联网整体解决方案,建筑、环保、农业,软硬件及大数据分析一体化,单机十万级点位项目验证
UWB高精度室内定位 2020 厘米级(10~20cm)高精度室内定位,软硬件一体化,与其它系统联动,大型展厅项目验证

新生命开发团队

XCode

新生命团队(NewLife)成立于2002年,是新时代物联网行业解决方案提供者,致力于提供软硬件应用方案咨询、系统架构规划与开发服务。
团队主导的80多个开源项目已被广泛应用于各行业,Nuget累计下载量高达400余万次。
团队开发的大数据中间件NewLife.XCode、蚂蚁调度计算平台AntJob、星尘分布式平台Stardust、缓存队列组件NewLife.Redis以及物联网平台FIoT,均成功应用于电力、高校、互联网、电信、交通、物流、工控、医疗、文博等行业,为客户提供了大量先进、可靠、安全、高质量、易扩展的产品和系统集成服务。

我们将不断通过服务的持续改进,成为客户长期信赖的合作伙伴,通过不断的创新和发展,成为国内优秀的IoT服务供应商。

新生命团队始于2002年,部分开源项目具有20年以上漫长历史,源码库保留有2010年以来所有修改记录
网站:https://newlifex.com
开源:https://github.com/newlifex
QQ群:1600800/1600838
微信公众号:
智能大石头

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西门子PLC协议

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