C# 使用Modbus协议与PLC通信

背景介绍

在开发一个放料系统的上位机系统。需要使用上位机（C# Winform 开发的桌面应用程序）通过Modbus协议，来操作PLC中寄存器数据。
读取部分数据，作为展示：比如：车牌号，料口的开合度—— 这些数据要么是通过其他设备设备，然后被写入PLC寄存器中，要么是PLC系统识别到的硬件状态。
PLC可以控制其他硬件设备。上位机只需要将对应的数据写入对应的寄存器即可。

Modbus 4个存储区区域的分类

区号 名称 读写 地址范围
0区 输出线圈 可读写布尔值 00001 - 09999
1区 输入线圈 只读布尔值 10001-19999
2区 输入寄存器 只读寄存器 20001-29999
3区 保持寄存器 可读写寄存器 30001 -39999

以上寄存器的地址 和名称 参考网上资料 [一文了解Modbus协议]

主从概念

本人在学习的过程中，以为C# 上位机要连接PLC，因此以为 PLC才是主设备。上位机是从设备。这是错误的。

上位机是Master，PLC设备是Slave。是从。

连接方式

上位机和PLC之间可以通过串口也可以通过网口进行连接。
网口连接使用的是Modbus TCP/IP
1:在进行通信之前需要先进行连接。
2:写操作，只需要指定对应的地址，指定读取的位长度即可。
3:读操作，需要指定对应的地址，指定读取的长度即可。但是这里有个问题需要注意：Modubus是主->从结构，当PLC上的数据发生变化，上位机是不会得到通知的。上位机如果想实时获取数据，则需要不断的循环读取。

C#使用 NModbus4 sdk 操作对用的寄存器。

本文中主要使用 3区中 保持寄存器。可读写。

下面看一下主要的C#代码

  1. public bool Connect(string ip,int port,int)
  2.         {
  3.             try
  4.             {
  5.                 this.ip = ip;
  6.                 this.port = port;
  7.                 this.tcpClient = new TcpClient(ip, port);
  8.                 this.master = ModbusIpMaster.CreateIp(this.tcpClient);
  9.                 //超时 2s
  10.                 this.master.Transport.ReadTimeout = 2000;
  11.                 //重试3次
  12.                 this.master.Transport.Retries = 3;
  13.                 this.master.Transport.WaitToRetryMilliseconds = 250;
  14.                 this.IsRunning = true;
  15.                 this.checkTask = Task.Factory.StartNew(() =>
  16.                 {
  17.                     while (this.IsRunning)
  18.                     {
  19.                         Thread.Sleep(100);
  20.                         try
  21.                         {
  22.                             //读取红外信号
  23.                             ushort[] value = this.master.ReadHoldingRegisters(1, ModbusConst.CONST_ADDRESS_GPIO_SIGN, 1);
  24.                             float v = value[0];
  25.                             PLCControl.GetInstance().onGPIOData(placeId, v);
  27.                             //读料口1 | 2
  28.                             ushort[] mPort = this.master.ReadHoldingRegisters(1, ModbusConst.CONST_ADDRESS_MATERIAL_PORT, 1);
  29.                             int mPortType = mPort[0];
  30.                             PLCControl.GetInstance().OnMaterialPortType(placeId, mPortType);
  32.                             //对应的数据 是 float类型。可以放入到缓存中，并且发送事件
  33.                             ushort[] weightArr = this.master.ReadHoldingRegisters(1, ModbusConst.CONST_ADDRESS_WEIGHT, 2);
  34.                             byte[] t = ByteArrayLib.GetByteArrayFromUShortArray(weightArr);
  35.                             float weight = FloatLib.GetFloatFromByteArray(t, 0);
  38.                         }
  39.                         catch (Exception ex)
  40.                         {
  41.                             common.CommonCtrl.GetInstance().GetInfoLog().Info(ex.Message);
  42.                             if (this.tcpClient != null)
  43.                             {
  44.                                 this.tcpClient.Close();
  45.                                 this.master.Dispose();
  46.                                 this.tcpClient = null;
  47.                                 this.master = null;
  48.                             }
  49.                             Thread.Sleep(10);
  50.                             try
  51.                             {
  52.                                 this.tcpClient = new TcpClient(ip, port);
  53.                                 this.master = ModbusIpMaster.CreateIp(this.tcpClient);
  54.                                 this.master.Transport.ReadTimeout = 2000;
  55.                                 this.master.Transport.WaitToRetryMilliseconds = 250;
  56.                             }
  57.                             catch (Exception e)
  58.                             {
  60.                             }
  61.                         }
  62.                         finally
  63.                         { 
  65.                         }
  66.                     }
  67.                 });
  68.                 this.checkTask.Start();
  69.                 return true;
  70.             }
  71.             catch (Exception ex)
  72.             {
  73.                //这事一个简单的log日志 记录
  74.                 common.CommonCtrl.GetInstance().GetInfoLog().Info($"{ip}:{port}连接失败");
  75.                 common.CommonCtrl.GetInstance().GetInfoLog().Info(ex.Message);
  76.             }
  77.             return false;
  78.         }

以上代码包含了。不断通过Modbus协议读取关键数据。并且在读取失败的时候，认为是网络连接出现了错误，并且尝试断线重连。

  1. public bool WriteData(ushort address, string value)
  2.         {
  3.             try
  4.             {
  5.                 //string vals = value;
  6.                 //float[] uVals02 = vals.Split(',').Select(s => float.Parse(s)).ToArray();
  7.                 //byte[] y = ByteArrayLib.GetByteArrayFromFloatArray(uVals02);
  8.                 //ushort[] ushorts = UShortLib.GetUShortArrayFromByteArray(y);
  9.                 ushort ushorts = ushort.Parse(value);
  10.                 this.master.WriteSingleRegister(1, address, ushorts);
  11.                 return true;
  12.             }
  13.             catch (Exception ex)
  14.             {
  15.                 common.CommonCtrl.GetInstance().GetInfoLog().Info($"{address}写入数据{value}失败");
  16.                 common.CommonCtrl.GetInstance().GetInfoLog().Info(ex.Message);
  17.             }
  18.             return false;
  19.         }

以上代码是往PLC中写入数据.

下面是读取数据和连接的地方循环读取数据的操作一样，只是封装成了方法.

  1. public string ReadData(ushort address,ushort numsOfPoint)
  2.         {
  3.             try
  4.             {
  5.                 ushort[] value = this.master.ReadHoldingRegisters(1, address, numsOfPoint);
  6.                 byte[] bytesArr = ByteArrayLib.GetByteArrayFromUShortArray(value);
  7.                 return StringLib.GetStringFromByteArrayByBitConvert(bytesArr, 0, bytesArr.Length);
  8.             }
  9.             catch (Exception ex)
  10.             {
  11.                 common.CommonCtrl.GetInstance().GetInfoLog().Info($"{address}读取数据失败");
  12.                 common.CommonCtrl.GetInstance().GetInfoLog().Info(ex.Message);
  13.             }
  14.             return "";
  15.         }

以上代码能够完成C# winform(当前wpf也可以) 使用Modbus协议。进行读写的相应操作。

本人从事从事上位机开发。
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2024-09-18 16:12:41  user 阅读(35) 评论(0) 标签：C#,Modbus,PLC 分类：C#