今天跟大家分享一下C#上位机与西门子PLC通信时候，必须掌握的几个核心知识点。
掌握这些细节，可能会让你的上位机通信效率翻倍。
我们接下来会通过S7NetPlus通信库的源码来分析。
源码地址：https://github.com/S7NetPlus/s7netplus
一、连接过程
西门子PLC的S7协议是基于TCP/IP来实现的，但是它的连接不是并不是单纯的TCP连接，而是在建立TCP连接（即三次握手）之后，还会有两次握手的过程，第一次握手是为了确认连接，第二次握手是为了设置连接。
二、PDUSize
任何协议都会有一次性读取限制的情况。
比如我们熟悉的Modbus，一次性可以读取125/127个寄存器，三菱PLC一次性可以读取960个字，这个读取限制的值主要由PDU来决定，PDU是Protocol Data Unit的简称。
那么对于西门子PLC来说，它的最大PDUSize是多少呢？
先告诉大家答案，不同型号是不同的，S7-200Smart/S7-1200/S7-300一般是240，S7-400一般是480，S7-1500一般是960。
这个结果是由硬件决定的，我们怎么获取到西门子PLC硬件的PDUSize呢？
其实在我们前面说的第二次握手中，就会返回PDUSize。
我们可以看到，它是由第二次握手返回报文的最后两个字节表示的。
如果不看源码，我们也可以在建立PLC连接之后，通过PLC通信对象的MaxPDUSize属性获取该值。
我们连接不同型号的PLC的输出结果不同，结果如下：
但是MaxPDUSize并不是一次性可以读取的字节数，是报文的长度，实际读取的字节数，需要在此基础上减去包头的18个字节，因此S7-200Smart/S7-1200/S7-300一次可以读取222个字节，S7-400一般是462个字节，S7-1500一般是942个字节。
三、底层分包
刚刚我们提到S7-200Smart一次性只能读取222个字节，但是实际我们在使用S7NetPlus通信库的时候，读取数量却可以超过这个值。
比如我们读取V区从0开始的1000个字节。
我们可以看到是能读取到的，这是什么原因呢？
我们来看下ReadBytes底层的代码：
我们可以看到，这个是通信库底层做了分包处理，比如读取1000个字节，会分成222-222-222-222-112五次去读，然后将结果拼到一起返回，虽然可以读取，但是耗时仍然会是单次通信周期的五倍。
四、通信速率
西门子S7的通信速度跟PLC程序大小，PLC通信负载设置以及PLC型号都有一定关系，我们可以测试一下。
从结果来看，大概在2-10ms之间，不同PLC会有一定区别。S7通信协议并不是最快的，如果我们想要更快的通信效率，可以采用开放式TCP通信。
五、地址不连续
如果我们的下位机地址不连续，我们可能需要分很多组来读取。
S7协议具有这样的优势：S7协议支持一次性读取多个不连续的地址区间。
比如我们想同时读取I区从0开始的10个字节，Q区从0开始的10个字节，M区从0开始的10个字节以及DB1从0开始的10个字节，我们可以这样编写代码：
读取结果如下所示：
List<DataItem>的最大数量是19。由于这种方式，每个Item的参数会消耗一定的报文，因此所有Item的Count之和要比222/462/942更少一些，因为总报文长度仍然受PUDSize的限制。
具体数量是每多一个Item，读取字节数要减少4，对于案例中的4个Item，最多只能读取222-4*（4-1）=210个字节。
六、ReadClass
通信库底层有一个ReadClass方法，这个方法可以直接读取一些连续的变量。
DB1中有很多变量，我们想要读取全部或者部分变量的值，可以使用ReadClass方法：
ReadClass方法的原型如下：
首先，我们需要准备好一个类，这个类必须与DB块变量的类型结构一样，并且顺序也要保持一致：
public class PlcData
{
public bool InPump1State { get; set; }
public bool InPump2State { get; set; }
public bool CirclePump1State { get; set; }
public bool CirclePump2State { get; set; }
public bool ValveInState { get; set; }
public bool ValveOutState { get; set; }
public bool SysRunState { get; set; }
public bool SysAlarmState { get; set; }
public byte[] SpareState { get; set; } = new byte[2];
public float PressureIn { get; set; }
public float PressureOut { get; set; }
public float TempIn1 { get; set; }
public float TempIn2 { get; set; }
public float TempOut { get; set; }
public float PressureTank1 { get; set; }
public float PressureTank2 { get; set; }
public float LevelTank1 { get; set; }
public float LevelTank2 { get; set; }
public float PressureTankOut { get; set; }
}然后直接调用ReadClass方法即可，填入DB号为1，起始地址为0：
PlcData plcData =siemens.ReadClass<PlcData>( 1, 0);我们可以看到，可以直接读到所有变量的值，意味着ReadClass方法中不仅包含了读取，也包含了数据解析的过程。
与ReadClass类似的还有一个ReadStruct方法用来读取结构体，大家可以自己研究一下。