西门子1500中Raw_Data数组的含义是什么？

Question

在使用西门子S7-1500 PLC时，常在通信或数据处理程序中遇到名为 `Raw_Data` 的数组。请问：`Raw_Data` 数组的具体含义是什么？它通常用于存储何种类型的数据？是否为系统自动生成的缓冲区？其数据格式一般为字节、字还是其他类型？在与上位机或第三方设备进行PROFINET、MODBUS TCP等通信时，如何正确解析该数组中的原始数据？是否需要配合数据结构定义或指针访问来提取有效信息？

Answer 1

一、Raw_Data 数组的基本概念与命名惯例

在西门子S7-1500 PLC的编程实践中，Raw_Data 并非系统预定义的关键字或保留名称，而是一个由工程师在通信或数据处理程序中**自定义命名的变量数组**。该名称通常用于标识从外部设备（如上位机、HMI、SCADA系统或第三方PLC）接收到的“原始”二进制数据流。

其核心含义是：尚未经过结构化解析的连续字节序列，代表通信协议底层传输的数据包内容。这类数组常见于使用MODBUS TCP、PROFINET IO、S7通信或自定义TCP/IP协议的数据接收端。

二、数据类型与存储格式分析

Raw_Data 数组最常被声明为以下类型之一：

• ARRAY[0..x] OF BYTE —— 最常见，适用于任意协议解析
• ARRAY[0..x] OF WORD —— 多用于MODBUS寄存器映射场景
• ARRAY[0..x] OF USINT —— 等价于BYTE，语义更清晰
• 极少数情况下使用 CHAR 类型以支持ASCII文本解析

由于工业通信普遍采用**大端序（Big-Endian）** 和 **偶数字节对齐** 的规则，因此即使数组以字节形式存储，也需注意多字节数据（如INT、REAL、DINT）的字节排列顺序。

三、是否为系统自动生成的缓冲区？

缓冲区来源	是否系统生成	典型应用场景
TCON/TDISCON/TSEND_C/TRCV_C 通信块	否	TCP/UDP 自定义协议
MODBUS TCP 功能块 (MB_CLIENT/MB_SERVER)	部分	输入/输出缓冲区由系统管理
PROFINET IO 数据交换区	是	I/O 映射区域自动分配
用户自定义 Raw_Data	否	通用数据暂存与解析

可见，名为 Raw_Data 的数组几乎总是**用户手动创建的中间缓冲区**，用作将系统通信块输出的原始数据进行集中处理的载体。

四、典型通信场景中的数据流向

        
// 示例：MODBUS TCP 客户端读取保持寄存器
MB_CLIENT(
    MB_MODE := 1,
    MB_ADDR := 1,
    REQ := bModbusReadTrigger,
    DONE => ,
    BUSY => ,
    ERROR => wError,
    STATUS => dwStatus,
    DATA_PTR := ADR(Raw_Data[0])  // 将接收数据指向 Raw_Data 起始地址
);
        
    

在此例中，DATA_PTR 参数通过取地址方式将功能块接收到的原始字节写入 Raw_Data 数组。这表明该数组充当了**协议层与应用层之间的解耦媒介**。

五、数据解析策略与结构化建模

要从 Raw_Data 中提取有效信息，必须结合通信协议规范定义相应的数据结构（STRUCT）。例如，在接收一条包含温度、压力和状态标志的报文时：

        
TYPE stSensorData :
STRUCT
    Temperature : REAL;     // 偏移 0-3 字节
    Pressure    : DINT;     // 偏移 4-7 字节
    StatusFlag  : BOOL;     // 偏移 8.0
    Reserved    : BYTE;     // 偏移 9
END_STRUCT
END_TYPE;

// 在OB或FC中声明实例
stReceivedData : stSensorData;
        
    

六、指针访问与内存映射技术

利用指针实现高效的数据复制与类型转换是高级PLC编程的重要手段。以下代码展示了如何将 Raw_Data 内容映射到结构体：

        
// 方法一：使用MOVE指令块复制
MEMCPY(
    SRC := ADR(Raw_Data[0]),
    DEST := ADR(stReceivedData),
    LEN := 10
);

// 方法二：直接指针赋值（高风险但高效）
pStructPtr : POINTER TO stSensorData := ADR(stReceivedData);
pStructPtr^ := UNPACK(Raw_Data, stSensorData);  // 需确保长度匹配
        
    

需要注意的是，使用指针操作时必须严格保证内存边界安全，避免因数组越界导致CPU停机。

七、PROFINET与MODBUS TCP中的实际差异

不同协议下 Raw_Data 的语义略有不同：

• PROFINET IO：通常不显式使用 Raw_Data，因数据已通过GSD文件映射为结构化变量；但在诊断报文中仍需解析原始帧。
• MODBUS TCP：每个寄存器占2字节，Raw_Data 常按每2字节合并为INT或拆分为BYTE字段。
• 自定义TCP协议：完全依赖开发者定义帧头、长度、校验等字段，Raw_Data 成为核心解析对象。

八、调试与可视化建议

在TIA Portal中监控 Raw_Data 时，可启用“以十六进制显示”模式，并配合强制表（Forcing Table）模拟异常报文输入。此外，推荐在HMI上增加“原始数据快照”页面，便于现场排查通信问题。

九、流程图：原始数据解析全过程

graph TD
            A[通信功能块接收数据] --> B{是否带协议封装?}
            B -- 是 --> C[剥离协议头/校验]
            B -- 否 --> D[直接进入Raw_Data]
            C --> D
            D --> E[调用解析函数块]
            E --> F[根据偏移提取字段]
            F --> G[转换为工程值/状态]
            G --> H[写入应用变量]
            H --> I[触发业务逻辑]

十、最佳实践与扩展思考

对于资深开发者而言，应考虑将 Raw_Data 的管理封装为标准化通信模块（FB），支持动态长度配置、CRC校验、超时重试机制。同时引入版本控制字段，允许未来协议升级时兼容旧格式报文。还可结合JSON或TLV编码趋势，提升跨平台互操作性。