java 读写三菱PLC 使用TCP/IP 协议

Posted 2020-11-17 dathlin

本文将使用一个Github开源的组件库技术来读写三菱PLC和西门子plc数据，使用的是基于以太网的TCP/IP实现，不需要额外的组件，读取操作只要放到后台线程就不会卡死线程，本组件支持超级方便的高性能读写操作

本项目目前支持C#语言和java语言，C#语言的功能比较齐全，java版本的库还在开发及完善中。

C# 版本nuget地址：https://www.nuget.org/packages/HslCommunication/            

C# 版本github地址：https://github.com/dathlin/HslCommunication                                 如果喜欢可以star或是fork，还可以打赏支持。

联系作者及加群方式：http://www.hslcommunication.cn/Cooperation

 

Java版本的Demo代码 https://github.com/dathlin/HslCommunicationJavaDemo

在Maven里搜索 HslCommunication 即可。

com.github.dathlin:HslCommunication

　　

本文将展示如何配置网络参数及怎样使用代码来访问PLC数据，希望给有需要的人解决一些实际问题。主要对三菱Q系列PLC的X，Y，M，L，B，V，F，S，D，W，R区域的数据读写，对西门子PLC的M，Q，I，DB块的数据读写，亲测有效。

此处使用了网线直接的方式，如果PLC接进了局域网，就可以进行远程读写了^_^

此处使用到了2个命名空间：

import HslCommunication.Core.Types.OperateResultExOne;
import HslCommunication.Profinet.Melsec.MelsecMcNet;

 

访问测试项目

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下载JAVA版本的Demo源代码，然后运行即可，当然你也可以使用C#版本的来测试。

https://github.com/dathlin/HslCommunicationJavaDemo

 

 

 

随便聊聊

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当我们一个上位机需要读取100台西门子PLC设备（此处只是举个例子，凡是都是使用Modbus tcp的都是一样的）的时候，你采用服务器主动去请求100台设备的机制对性能来说是个极大的考验，如果开100个线程去轮询100台设备，那么性能损失将是非常大的，更不用说再增加设备，如果搭建Modbus tcp服务器，就可以完美的解决性能问题，因为连接的压力将会平均分摊给每一台PLC，服务器端只要新增一个时间戳就可以知道客户端有没有连接上。

我们在100台PLC里都增加发送Modbus tcp方法，将数据发送到服务器的ip和端口上去，服务器根据站号来区分设备。这样就可以搭建一个高性能总站。 本组件支持快速搭建一个高性能的Modbus tcp总站。

http://www.cnblogs.com/dathlin/p/7782315.html

 

关于两种模式

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在PLC端，包括三菱，西门子，欧姆龙以及Modbus Tcp客户端的访问器上，都支持两种模式，短连接模式和长连接模式，现在就来解释下什么原理。

短连接：每次读写都是一个单独的请求，请求完毕也就关闭了，如果服务器的端口仅仅支持单连接，那么关闭后这个端口可以被其他连接复用，但是在频繁的网络请求下，容易发生异常，会有其他的请求不成功，尤其是多线程的情况下。

长连接：创建一个公用的连接通道，所有的读写请求都利用这个通道来完成，这样的话，读写性能更快速，即时多线程调用也不会影响，内部有同步机制。如果服务器的端口仅仅支持单连接，那么这个端口就被占用了，比如三菱的端口机制，西门子的Modbus tcp端口机制也是这样的。以下代码默认使用长连接，性能更高，还支持多线程同步。

在短连接的模式下，每次请求都是单独的访问，所以没有重连的困扰，在长连接的模式下，如果本次请求失败了，在下次请求的时候，会自动重新连接服务器，直到请求成功为止。另外，尽量所有的读写都对结果的成功进行判断。

 

关于日志记录

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暂时不支持

 

PLC的配置

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环境1：此处以GX Works3为示例，fx5u的配置如下：（感谢 山楂 提供的图片）

 

环境2：此处以GX Works2为示例，测试PLC为L02CPU，内置了以太网协议

 

环境3：此处以GX Works2为示例，添加以太网模块，型号为QJ71E71-100，组态里添加完成后进行以太网的参数配置，此处需要注意的是：参数的配置对接下来的代码中配置参数要一一对应

注意：在PLC的以太网模块的配置中，无法设置网络号为0，也无法设置站号为0， 所以此处均设置为1，在C#程序中也使用上述的配置，在代码中均配置为0，如果您自定义设置为网络2， 站号8，那么在代码中就要写对应的数据。如果仍然通信失败，重新测试0，0。

打开设置：在上图中的打开设置选项，进行其他参数的配置，下图只是举了一个例子，开通了4个端口来支持读写操作：

 

 

 

端口号设置规则:

• 为了不与原先存在的系统发生冲突，您在添加自己的端口时尽量使用您自己的端口。
• 如果读写都需要，尽可能的将读取端口和写入端口区分开来，这样做比较高性能。
• 如果您的网络状态不是特别稳定，读取端口使用2个，一个受阻切换另一个读取可以提升系统的稳定性。

本文档仅作组件的测试，所以只用了一个端口作为读写。如果你的程序也使用了一个端口，那么你在读取数据时候， 刚好也在写入（异步操作可能发生这样的情况），那么写入会失败！)（在长连接模式下没有这个问题）

三菱PLC的数据主要由两类数据组成，位数据和字数据，在位数据中，例如X,Y,M,L都是位数据，字数据例如D,W。 两类的数据在读取解码上存在一点小差别。（事实上也可以先将16个M先赋值给一个D，读取D数据再进行解析， 在读取M的数量比较多的时候，这样操作效率更高）

初始化访问PLC对象

如果想使用本组件的数据读取功能，必须先初始化数据访问对象，根据实际情况进行数据的填入。 下面仅仅是测试中的数据：

MelsecMcNet melsec_net = new MelsecMcNet("192.168.1.192",6001);

　　

 

然后你可以指定一些参数，网络号，网络站号之类的，通常的情况都是不需要指定的

        melsec_net.setNetworkNumber((byte) 0x00);
        melsec_net.setNetworkStationNumber((byte) 0x00);
        melsec_net.setConnectTimeOut(1000);

　　

　　

打开连接

melsec_net.ConnectServer();

如果想知道有没有连接上去

        OperateResult connectResult = melsec_net.ConnectServer();
        if(connectResult.IsSuccess){
            System.out.print("连接成功");
        }
        else {
            System.out.print("连接失败："+connectResult.Message);
        }

　　

　　

关于地址的表示方式

使用字符串表示，这个组件里所有的读写操作提供字符串表示的重载方法，所有的支持访问的类型对应如下，字符串的表示方式存在十进制和十六进制的区别：

• 输入继电器："X100","X1A0"            // 字符串为十六进制机制
• 输出继电器："Y100" ,"Y1A0"           // 字符串为十六进制机制
• 内部继电器："M100","M200"           // 字符串为十进制
• 锁存继电器："L100"  ,"L200"           // 字符串为十进制
• 报警器：       "F100", "F200"            // 字符串为十进制
• 边沿继电器："V100" , "V200"          // 字符串为十进制
• 链接继电器："B100" , "B1A0"          // 字符串为十六进制
• 步进继电器："S100" , "S200"          // 字符串为十进制
• 数据寄存器："D100", "D200"           // 字符串为十进制
• 链接寄存器："W100" ,"W1A0"         // 字符串为十六进制
• 文件寄存器："R100","R200"            // 字符串为十进制

关于数据分类

以上地址的数据是分为位数据和字数据的，位数据只能调用ReadBool，字数据用Read及其扩展的方法

 

简单读写的示例

        boolean[] M100 = melsec_net.ReadBool("M100",(short) 1).Content;            // 读取M100是否通，十进制地址
        boolean[] X1A0 = melsec_net.ReadBool("X1A0",(short) 1).Content;            // 读取X1A0是否通，十六进制地址
        boolean[] Y1A0 = melsec_net.ReadBool("Y1A0",(short) 1).Content;            // 读取Y1A0是否通，十六进制地址
        boolean[] B1A0 = melsec_net.ReadBool("B1A0",(short) 1).Content;            // 读取B1A0是否通，十六进制地址
        short short_D1000 = melsec_net.ReadInt16("D1000").Content;                 // 读取D1000的short值  ,W3C0,R3C0 效果是一样的
        int int_D1000 = melsec_net.ReadInt32("D1000").Content;                     // 读取D1000-D1001组成的int数据
        float float_D1000 = melsec_net.ReadFloat("D1000").Content;                 // 读取D1000-D1001组成的float数据
        long long_D1000 = melsec_net.ReadInt64("D1000").Content;                   // 读取D1000-D1003组成的long数据
        double double_D1000 = melsec_net.ReadDouble("D1000").Content;              // 读取D1000-D1003组成的double数据
        String str_D1000 = melsec_net.ReadString("D1000", (short) 10).Content;     // 读取D1000-D1009组成的条码数据



        melsec_net.Write("M100", new boolean[] { true} );                          // 写入M100为通
        melsec_net.Write( "Y1A0", new boolean[] { true } );                        // 写入Y1A0为通
        melsec_net.Write( "X1A0", new boolean[] { true } );                        // 写入X1A0为通
        melsec_net.Write( "B1A0", new boolean[] { true } );                        // 写入B1A0为通
        melsec_net.Write( "D1000", (short)1234);                                   // 写入D1000  short值  ,W3C0,R3C0 效果是一样的
        melsec_net.Write( "D1000", 1234566);                                // 写入D1000  int值
        melsec_net.Write( "D1000", 123.456f);                               // 写入D1000  float值
        melsec_net.Write( "D1000", 123.456d);                               // 写入D1000  double值
        melsec_net.Write( "D1000", 123456661235123534L);                    // 写入D1000  long值
        melsec_net.Write( "D1000", "K123456789");                           // 写入D1000  string值

　　

X,Y,M,L,F,V,B,S位数据的读写说明

• X 输入继电器
• Y 输出继电器
• M 内部继电器
• L 锁存继电器
• F 报警器
• V 边沿继电器
• B 链接继电器
• S 步进继电器

 

本小节将展示八种位数据的读取，虽然更多的时候只是读取D数据即可，或者是将位数据批量挪到D数据中， 但是在此处仍然进行介绍单独的读取X,Y,M,L,F,V,B,S，由于这八种读取手法一致，故针对M数据进行介绍，其他的您可以自己测试。

如下方法演示读取了M200-M209这10个M的值，注意：读取长度必须为偶数，即时写了奇数，也会补齐至偶数，读取和写入的最大长度为7168，否则报错。如需实际需求确实大于7168的，请分批次读取。
返回值解析：如果读取正常则共返回10个字节的数据，以下示例数据进行批量化的读取

 OperateResultExOne<boolean[]> read = melsec_net.ReadBool("M100",(short)10);
        if(read.IsSuccess){
            boolean m100 = read.Content[0];
            boolean m101 = read.Content[1];
            boolean m102 = read.Content[2];
            boolean m103 = read.Content[3];
            boolean m104 = read.Content[4];
            boolean m105 = read.Content[5];
            boolean m106 = read.Content[6];
            boolean m107 = read.Content[7];
            boolean m108 = read.Content[8];
            boolean m109 = read.Content[9];
        }
        else {
            System.out.print("读取失败："+read.Message);
        }

　　

        // 写入测试，M100-M104 写入测试 此处写入后M100:通 M101:断 M102:断 M103:通 M104:通
        boolean[] values = new boolean[]{true,false,false,true,true};
        OperateResult write = melsec_net.Write("M100",values);
        if(write.IsSuccess){
            System.out.print("写入成功");
        }
        else {
            System.out.print("写入失败："+write.Message);
        }

　　

 

D,W,R字数据的读写操作

此处读取针对中间存在整数数据的情况，因为两者读取方式相同，故而只演示一种数据读取， 使用该组件读取数据，一次最多读取或写入960个字，超出则失败。 如果读取的长度确实超过限制，请考虑分批读取。

 

        OperateResultExOne<byte[]> read1 = melsec_net.Read("D100",(short)5);
        if(read1.IsSuccess){
            short D100 = melsec_net.getByteTransform().TransByte(read1.Content,0);
            short D101 = melsec_net.getByteTransform().TransByte(read1.Content,2);
            short D102 = melsec_net.getByteTransform().TransByte(read1.Content,4);
            short D103 = melsec_net.getByteTransform().TransByte(read1.Content,6);
            short D104 = melsec_net.getByteTransform().TransByte(read1.Content,8);
        }
        else {
            System.out.print("读取失败："+read1.Message);
        }

　　

        // D100为1234,D101为8765,D102为1234,D103为4567,D104为-2563
        short[] values2 = new short[]{1335, 8765, 1234, 4567, -2563 };
        OperateResult write = melsec_net.Write("M100",values2);
        if(write.IsSuccess){
            System.out.print("写入成功");
        }
        else {
            System.out.print("写入失败："+write.Message);
        }

　

一个实际中复杂的例子演示

实际中可能碰到的情况会很复杂，一台设备中需要上传的数据包含了温度，压力，产量，规格等等信息，在一串数据中 会包含各种各样的不同的数据，上述的读取D，读取M，读取条码的方式不太好用，所以此处做一个完整示例的演示，假设我们需要读取 D4000-D4009的数据，假设D4000存放了温度数据，55.1℃在D中为551，D4001存放了压力数据，1.23MPa在D中存放为123，D4002存放了 设备状态，0为停止，1为运行，D4003存放了产量，1000就是指1000个，D4004备用，D4005-D4009存放了规格，以下代码演示如何去解析数据：

 

        //解析复杂数据
        OperateResultExOne<byte[]> read3 = melsec_net.Read("D4000", (short) 10);
        if (read3.IsSuccess)
        {
            double 温度 = melsec_net.getByteTransform().TransInt16(read3.Content, 0) / 10d;//索引很重要
            double 压力 = melsec_net.getByteTransform().TransInt16(read3.Content, 2) / 100d;
            boolean IsRun = melsec_net.getByteTransform().TransInt16(read3.Content, 4) == 1;
            int 产量 =melsec_net.getByteTransform().TransInt32(read3.Content, 6);
            String 规格 = melsec_net.getByteTransform().TransString(read3.Content, 10, 10,"ascii");
        }
        else
        {
            System.out.print("读取失败："+read3.Message);
        }

　　

更详细的信息，可以参照源代码里面的测试项目。

 

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