news 2026/5/18 22:27:07

上位与基恩士PLC通讯工作记录

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张小明

前端开发工程师

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上位与基恩士PLC通讯工作记录

通过结构体(UDT,用户自定义类型)配合标签(Tag)通讯,是现代 PLC 编程中实现模块化、简化代码逻辑的核心手段,基恩士 PLC支持标签通讯。

在 PLC 内部,结构体(UDT)其实只是一个逻辑上的封装。当你定义了一个包含“速度(REAL)”、“状态(BOOL)”和“计数(INT)”的结构体时,PLC 在编译和分配内存时,会将这些变量按照顺序和字节对齐规则,平铺在一段连续的物理内存地址中。

既然知道了是从内存中拿数据,在实际开发(特别是上位机对接)时,你就必须注意内存对齐(Memory Alignment)字节序的问题:

  • 数据拼接:如果你直接读取整个结构体的标签,上位机接收到的是一个大的字节数组(Byte Array)。你需要严格按照 PLC 内部结构体的成员顺序和数据类型长度,去解析这段内存数据。
  • 填充字节(Padding):PLC 为了 CPU 读取效率,可能会在结构体的某些成员之间自动插入一些“填充字节”(比如 4 字节对齐)。如果你在上位机按纯紧凑结构去解析,数据就会错位。

结构体标签让编程更直观,但底层的物理实现依然是对 PLC 连续内存块的读写操作。

问:是不是只有基恩士是从内存中,其他像汇川倍福是按名字?

这是一个非常经典的误解。其实,无论是基恩士、汇川、倍福,还是西门子、欧姆龙等所有品牌的 PLC,底层通讯本质上全都是“从内存中拿数据”的。并没有哪个品牌是真正只靠“名字”就能变出数据的。

之所以你会产生“汇川、倍福是按名字”的错觉,是因为它们在处理“名字”到“内存地址”的转换机制上,对外呈现的方式不同。

我们可以把 PLC 内部的内存比作一个巨大的快递柜,而变量名(标签)就是取件码

🏭 倍福(Beckhoff):全自动的“智能快递柜”

倍福的 ADS 协议在易用性上做得非常出色,这也是让你觉得它“按名字”通讯的主要原因。

  • 表象:你在 C# 等上位机代码中,直接写ReadAny("MAIN.MyVariable"),把变量名丢给它,数据就回来了。
  • 真相:ADS 协议在底层帮你偷偷跑了两步路。当你传入"MAIN.MyVariable"时,它会先向 PLC 发送一个请求:“请告诉我这个变量的内存地址(句柄 Handle)是多少?”拿到内存地址(比如iGroup=0x4020, iOffs=0x1234)后,它再根据这个地址去内存里把数据取出来。
  • 加速技巧:因为每次查名字都要多跑一趟,所以在实际工程中,工程师通常会手动获取并缓存这个句柄(内存地址)。后续通讯直接传句柄,这就和基恩士直接读内存地址在本质上完全一样了。

⚙️ 汇川(Inovance):名字和地址的“混合双打”

汇川(以及很多基于 CODESYS 平台的 PLC)在通讯时,往往表现得更加“诚实”和灵活。

  • 表象:在使用智能网关或触摸屏对接汇川 PLC 时,你经常会看到既可以选“标签名称”,也可以直接填“物理寄存器地址(如 %MW100 或 D200)”。
  • 真相:汇川的变量在编译时,同样会被分配一个绝对的物理内存地址。当你用标签通讯时,网关或上位机内部依然有一个查表的过程,把标签映射成地址。但汇川非常鼓励工程师在对接外部设备时,直接绑定绝对地址(例如AT %MW100),因为这样通讯效率最高,不需要任何查名字的中间环节。

📌 总结与对比

为了让你更直观地理解,我们可以做一个简单的对比:

表格

品牌/平台通讯时的直观感受底层实际动作
基恩士 (Keyence)往往需要映射到软元件(如 DM/EM 区)直接告诉你去哪个内存抽屉拿数据
倍福 (Beckhoff)直接扔给它变量名字符串先帮你在后台查名字对应的抽屉号,再去拿
汇川 (Inovance)名字和绝对地址都能用名字是别名,底层依然靠绝对内存地址定位

核心结论:
世界上不存在只靠“名字”就能通讯的 PLC。所有的标签(Tag)通讯,最终都必须翻译成“内存地址 + 数据类型 + 长度”这三个要素,才能从 PLC 的 CPU 中准确地拷贝出数据。

所以,你在做上位机对接时,如果遇到性能瓶颈(比如读得太慢),不管是用倍福还是基恩士,绕过“名字”,直接去读写底层的“内存地址”,永远是最高效的终极方案。

注意:

在基恩士 PLC 的运动控制中,轴的下标(轴编号)是从 1 开始的,而不是像大多数编程语言数组那样从 0 开始。

其实,在基恩士 PLC 的系统底层和官方指令层面,只有“轴编号”,没有“轴下标”这个概念。

因此,基恩士 PLC 中绝对不存在“0号轴”,它的物理轴和逻辑轴编号都是从1开始的。

上位机(数组下标 0) = 基恩士 PLC(轴编号 1),两者之间是严格的“加 1”映射关系。

问:那么在基恩士PLC中除了轴,其他对象在定义的时候,下标也是从1开始吗?

答案是:不一定。在基恩士 PLC 中,除了轴编号是强制从 1 开始的,其他对象(如数组、变量表)的下标是从 0 还是从 1 开始,完全取决于你如何定义它。

💡为什么基恩士 PLC 的轴编号不从 0 开始?

这其实是工业自动化领域(PLC)与纯计算机软件领域(C#、Python、C++ 等)的一个经典“文化差异”:

  • 计算机软件:深受 C 语言影响,内存寻址从 0 开始,所以数组下标天然从 0 开始。
  • 工业 PLC:更贴近传统的电气工程师思维。在电气图纸和实际接线中,我们习惯说“第 1 个电机”、“第 1 个气缸”,而不是“第 0 个”。为了让编程逻辑更贴近物理设备的直观顺序,绝大多数 PLC(包括三菱、欧姆龙以及这里的基恩士)在涉及轴编号、单元编号、通道编号时,统统都是从1开始计数的。
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