包頭西門子S7-ET200系列西門子PLC輸入輸出及步進(jìn)電機(jī)接線開始，到PLC運(yùn)動(dòng)控制程序編寫，再到ModbusTCP通信協(xié)議及上位機(jī)編程實(shí)現(xiàn)***終控制，涉及知識(shí)面比較廣，能夠讓我們很好地將所學(xué)知識(shí)結(jié)合起來。
采用西門子TIA Portal V15編程軟件編寫運(yùn)動(dòng)控制程序，實(shí)現(xiàn)PLC（S7-1200系列：CPU1214C DC/DC/DC ）對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，再通過編寫ModbusTCP程序，將控制地址進(jìn)行映射，從而方便上位機(jī)（VS 2019開發(fā)）與PLC進(jìn)行通信，***終實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)方向、速度及距離的靈活控制。
涉及硬件：開關(guān)電源、S7-1200PLC、步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)、單軸模組、限位開關(guān)
涉及軟件：TIA Portal V15、VS2019、ModbusPoll（用于測(cè)試通信）
硬件接線
上位機(jī)開發(fā)思路
目前比較主流開發(fā)上位機(jī)的方式，主要是組態(tài)軟件（觸摸屏）、C#開發(fā)上位機(jī)，C#開發(fā)上位機(jī)與傳統(tǒng)的組態(tài)軟件之間的區(qū)別，主要體現(xiàn)在如下三個(gè)方面：
功能限制：組態(tài)軟件對(duì)于一些特定的需求或者邏輯，會(huì)有一定的局限性，使用上也受到軟件本身的約束；C#開發(fā)上位機(jī)完全自主開發(fā)，幾乎不存在功能上的限制，并且擴(kuò)展方便。
技術(shù)要求：組態(tài)軟件***大的優(yōu)勢(shì)在于方便，因?yàn)樗旧矶技闪艘恍┩ㄓ脜f(xié)議和元件，只需要按照使用說明進(jìn)行組態(tài)配置即可；C#開發(fā)需要完全自己搭建框架和實(shí)現(xiàn)底層代碼，對(duì)的技術(shù)要求會(huì)更高一些。
價(jià)格成本：組態(tài)軟件需要按套、按點(diǎn)位收費(fèi)，意味著每個(gè)項(xiàng)目無形中都有一個(gè)基礎(chǔ)成本；C#開發(fā)上位機(jī)自主開發(fā)，不需要二次授權(quán)費(fèi)用，并且開發(fā)一套之后，可以快速應(yīng)用到其他項(xiàng)目中。
采用C#上位機(jī)開發(fā)，首先需要考慮的是通信問題。西門子S7-1200支持很多種不同的通信協(xié)議，包括S7、ModbusTCP、TCP/IP、UDP、OPC等，從開發(fā)成本上來說，我們優(yōu)先考慮S7和ModbusTCP，對(duì)于S7和ModbusTCP通信協(xié)議，比較一下兩者的優(yōu)缺點(diǎn)：
S7協(xié)議為西門子內(nèi)部協(xié)議，協(xié)議本身不公開，需要調(diào)用或者自己開發(fā)通信庫，使用S7通信協(xié)議需要勾選CPU中的允許來自遠(yuǎn)程對(duì)象的PUT/GET通信訪問。
ModbusTCP為公開、免費(fèi)協(xié)議，可以自己開發(fā)通信庫或者使用開源庫，使用ModbusTCP通信協(xié)議需要編寫一定的PLC程序來實(shí)現(xiàn)地址映射。
從公開免費(fèi)和使用范圍的角度來考慮，這里采用ModbusTCP通信協(xié)議，因?yàn)閷W(xué)會(huì)了ModbusTCP，意味著市場(chǎng)上的大部分儀表、PLC通信都可以搞得定，PLC程序編寫如下如下所示：
創(chuàng)建DB塊
這里首先創(chuàng)建一個(gè)DB塊，里面包含了常用的一些操作和參數(shù)設(shè)置，值得注意的是，由于Modbus保持型寄存器的Bit位操作比較麻煩，因此這里我們統(tǒng)一使用Word類型來代替Bit。
Modbus地址與PLC地址的映射（控制位）
Modbus地址與PLC地址的映射（參數(shù)地址）
ModbusServer程序編寫
上位機(jī)UI界面設(shè)計(jì)
ModbusTCP通信庫
上位機(jī)開發(fā)功能實(shí)現(xiàn)的核心在于ModbusTCP通信庫編寫，由于Modbus協(xié)議是公開免費(fèi)，可以自己根據(jù)Modbus協(xié)議來開發(fā)，也可以使用開源的Modbus庫，如NModbus等，有了ModbusTCP通信庫之后，我們可以將更多的精力放在業(yè)務(wù)處理及邏輯處理上面。
上位機(jī)功能開發(fā)
首先創(chuàng)建一個(gè)Windows窗體應(yīng)用項(xiàng)目，項(xiàng)目名稱為thinger.com.MotionPro。
日志顯示功能：日志顯示采用ListView進(jìn)行顯示，綁定一個(gè)ImageList用來區(qū)分信息、報(bào)警、錯(cuò)誤，添加日志方法的參數(shù)包含日志等級(jí)及日志內(nèi)容。
自己開發(fā)ModbusTCP通信庫或者使用開源庫，該庫應(yīng)該具備建立連接、斷開連接、預(yù)置寄存器、讀取寄存器的功能。
建立連接和斷開連接：這里通過按鈕實(shí)現(xiàn)建立連接和斷開連接2個(gè)功能。
相對(duì)位置運(yùn)動(dòng)：設(shè)置相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
***位置運(yùn)動(dòng)：設(shè)置***運(yùn)動(dòng)速度和***運(yùn)動(dòng)位置，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
點(diǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)模式：設(shè)置點(diǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度，按住正向點(diǎn)動(dòng)或者反向點(diǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
回原點(diǎn)模式：點(diǎn)擊回原點(diǎn)，可以控制物體回到原點(diǎn)位置并停止。
運(yùn)動(dòng)停止、運(yùn)動(dòng)暫停、復(fù)位相關(guān)功能。
