java android 讀寫三菱PLC 使用TCP/IP 協議

本文將使用一個Github開源的組件庫技術來讀寫三菱PLC和西門子plc數據，使用的是基於以太網的TCP/IP實現，不需要額外的組件，讀取操作只要放到后台線程就不會卡死線程，本組件支持超級方便的高性能讀寫操作

本項目目前支持C#語言和java語言，C#語言的功能比較齊全，java版本的庫還在開發及完善中。

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

C# 版本github地址：https://github.com/dathlin/HslCommunication                                 如果喜歡可以star或是fork，還可以打賞支持。

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

 

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

在Maven里搜索 HslCommunication 即可。

com.github.dathlin:HslCommunication

　　

本文將展示如何配置網絡參數及怎樣使用代碼來訪問PLC數據，希望給有需要的人解決一些實際問題。主要對三菱Q系列PLC的X，Y，M，L，B，V，F，S，D，W，R區域的數據讀寫，對西門子PLC的M，Q，I，DB塊的數據讀寫，親測有效。

此處使用了網線直接的方式，如果PLC接進了局域網，就可以進行遠程讀寫了^_^

此處使用到了2個命名空間：

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

 

訪問測試項目

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下載JAVA版本的Demo源代碼，然后運行即可，當然你也可以使用C#版本的來測試。

https://github.com/dathlin/HslCommunicationJavaDemo

 

 

 

隨便聊聊

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當我們一個上位機需要讀取100台西門子PLC設備（此處只是舉個例子，凡是都是使用Modbus tcp的都是一樣的）的時候，你采用服務器主動去請求100台設備的機制對性能來說是個極大的考驗，如果開100個線程去輪詢100台設備，那么性能損失將是非常大的，更不用說再增加設備，如果搭建Modbus tcp服務器，就可以完美的解決性能問題，因為連接的壓力將會平均分攤給每一台PLC，服務器端只要新增一個時間戳就可以知道客戶端有沒有連接上。

我們在100台PLC里都增加發送Modbus tcp方法，將數據發送到服務器的ip和端口上去，服務器根據站號來區分設備。這樣就可以搭建一個高性能總站。 本組件支持快速搭建一個高性能的Modbus tcp總站。

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

 

關於兩種模式

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在PLC端，包括三菱，西門子，歐姆龍以及Modbus Tcp客戶端的訪問器上，都支持兩種模式，短連接模式和長連接模式，現在就來解釋下什么原理。

短連接：每次讀寫都是一個單獨的請求，請求完畢也就關閉了，如果服務器的端口僅僅支持單連接，那么關閉后這個端口可以被其他連接復用，但是在頻繁的網絡請求下，容易發生異常，會有其他的請求不成功，尤其是多線程的情況下。

長連接：創建一個公用的連接通道，所有的讀寫請求都利用這個通道來完成，這樣的話，讀寫性能更快速，即時多線程調用也不會影響，內部有同步機制。如果服務器的端口僅僅支持單連接，那么這個端口就被占用了，比如三菱的端口機制，西門子的Modbus tcp端口機制也是這樣的。以下代碼默認使用長連接，性能更高，還支持多線程同步。

在短連接的模式下，每次請求都是單獨的訪問，所以沒有重連的困擾，在長連接的模式下，如果本次請求失敗了，在下次請求的時候，會自動重新連接服務器，直到請求成功為止。另外，盡量所有的讀寫都對結果的成功進行判斷。

 

關於日志記錄

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暫時不支持

 

PLC的配置

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環境1：此處以GX Works3為示例，fx5u的配置如下：（感謝 山楂 提供的圖片）

 

環境2：此處以GX Works2為示例，測試PLC為L02CPU，內置了以太網協議

 

環境3：此處以GX Works2為示例，添加以太網模塊，型號為QJ71E71-100，組態里添加完成后進行以太網的參數配置，此處需要注意的是：參數的配置對接下來的代碼中配置參數要一一對應

注意：在PLC的以太網模塊的配置中，無法設置網絡號為0，也無法設置站號為0， 所以此處均設置為1，在C#程序中也使用上述的配置，在代碼中均配置為0，如果您自定義設置為網絡2， 站號8，那么在代碼中就要寫對應的數據。如果仍然通信失敗，重新測試0，0。

打開設置：在上圖中的打開設置選項，進行其他參數的配置，下圖只是舉了一個例子，開通了4個端口來支持讀寫操作：

 

 

 

端口號設置規則:

• 為了不與原先存在的系統發生沖突，您在添加自己的端口時盡量使用您自己的端口。
• 如果讀寫都需要，盡可能的將讀取端口和寫入端口區分開來，這樣做比較高性能。
• 如果您的網絡狀態不是特別穩定，讀取端口使用2個，一個受阻切換另一個讀取可以提升系統的穩定性。

本文檔僅作組件的測試，所以只用了一個端口作為讀寫。如果你的程序也使用了一個端口，那么你在讀取數據時候， 剛好也在寫入（異步操作可能發生這樣的情況），那么寫入會失敗！)（在長連接模式下沒有這個問題）

三菱PLC的數據主要由兩類數據組成，位數據和字數據，在位數據中，例如X,Y,M,L都是位數據，字數據例如D,W。 兩類的數據在讀取解碼上存在一點小差別。（事實上也可以先將16個M先賦值給一個D，讀取D數據再進行解析， 在讀取M的數量比較多的時候，這樣操作效率更高）

初始化訪問PLC對象

如果想使用本組件的數據讀取功能，必須先初始化數據訪問對象，根據實際情況進行數據的填入。 下面僅僅是測試中的數據：

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

　　

 

然后你可以指定一些參數，網絡號，網絡站號之類的，通常的情況都是不需要指定的

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

　　

　　

打開連接

melsec_net.ConnectServer();

如果想知道有沒有連接上去

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

　　

　　

關於地址的表示方式

使用字符串表示，這個組件里所有的讀寫操作提供字符串表示的重載方法，所有的支持訪問的類型對應如下，字符串的表示方式存在十進制和十六進制的區別：

• 輸入繼電器："X100","X1A0"            // 字符串為十六進制機制
• 輸出繼電器："Y100" ,"Y1A0"           // 字符串為十六進制機制
• 內部繼電器："M100","M200"           // 字符串為十進制
• 鎖存繼電器："L100"  ,"L200"           // 字符串為十進制
• 報警器：       "F100", "F200"            // 字符串為十進制
• 邊沿繼電器："V100" , "V200"          // 字符串為十進制
• 鏈接繼電器："B100" , "B1A0"          // 字符串為十六進制
• 步進繼電器："S100" , "S200"          // 字符串為十進制
• 數據寄存器："D100", "D200"           // 字符串為十進制
• 鏈接寄存器："W100" ,"W1A0"         // 字符串為十六進制
• 文件寄存器："R100","R200"            // 字符串為十進制

關於數據分類

以上地址的數據是分為位數據和字數據的，位數據只能調用ReadBool，字數據用Read及其擴展的方法

 

簡單讀寫的示例

        boolean[] M100 = melsec_net.ReadBool("M100",(short) 1).Content;            // 讀取M100是否通，十進制地址
        boolean[] X1A0 = melsec_net.ReadBool("X1A0",(short) 1).Content;            // 讀取X1A0是否通，十六進制地址
        boolean[] Y1A0 = melsec_net.ReadBool("Y1A0",(short) 1).Content;            // 讀取Y1A0是否通，十六進制地址
        boolean[] B1A0 = melsec_net.ReadBool("B1A0",(short) 1).Content;            // 讀取B1A0是否通，十六進制地址
        short short_D1000 = melsec_net.ReadInt16("D1000").Content;                 // 讀取D1000的short值  ,W3C0,R3C0 效果是一樣的
        int int_D1000 = melsec_net.ReadInt32("D1000").Content;                     // 讀取D1000-D1001組成的int數據
        float float_D1000 = melsec_net.ReadFloat("D1000").Content;                 // 讀取D1000-D1001組成的float數據
        long long_D1000 = melsec_net.ReadInt64("D1000").Content;                   // 讀取D1000-D1003組成的long數據
        double double_D1000 = melsec_net.ReadDouble("D1000").Content;              // 讀取D1000-D1003組成的double數據
        String str_D1000 = melsec_net.ReadString("D1000", (short) 10).Content;     // 讀取D1000-D1009組成的條碼數據



        melsec_net.Write("M100", new boolean[] { true} );                          // 寫入M100為通
        melsec_net.Write( "Y1A0", new boolean[] { true } );                        // 寫入Y1A0為通
        melsec_net.Write( "X1A0", new boolean[] { true } );                        // 寫入X1A0為通
        melsec_net.Write( "B1A0", new boolean[] { true } );                        // 寫入B1A0為通
        melsec_net.Write( "D1000", (short)1234);                                   // 寫入D1000  short值  ,W3C0,R3C0 效果是一樣的
        melsec_net.Write( "D1000", 1234566);                                // 寫入D1000  int值
        melsec_net.Write( "D1000", 123.456f);                               // 寫入D1000  float值
        melsec_net.Write( "D1000", 123.456d);                               // 寫入D1000  double值
        melsec_net.Write( "D1000", 123456661235123534L);                    // 寫入D1000  long值
        melsec_net.Write( "D1000", "K123456789");                           // 寫入D1000  string值

　　

X,Y,M,L,F,V,B,S位數據的讀寫說明

• X 輸入繼電器
• Y 輸出繼電器
• M 內部繼電器
• L 鎖存繼電器
• F 報警器
• V 邊沿繼電器
• B 鏈接繼電器
• S 步進繼電器

 

本小節將展示八種位數據的讀取，雖然更多的時候只是讀取D數據即可，或者是將位數據批量挪到D數據中， 但是在此處仍然進行介紹單獨的讀取X,Y,M,L,F,V,B,S，由於這八種讀取手法一致，故針對M數據進行介紹，其他的您可以自己測試。

如下方法演示讀取了M200-M209這10個M的值，注意：讀取長度必須為偶數，即時寫了奇數，也會補齊至偶數，讀取和寫入的最大長度為7168，否則報錯。如需實際需求確實大於7168的，請分批次讀取。
返回值解析：如果讀取正常則共返回10個字節的數據，以下示例數據進行批量化的讀取

 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("讀取失敗："+read.Message);
        }

　　

        // 寫入測試，M100-M104 寫入測試 此處寫入后M100:通 M101:斷 M102:斷 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("寫入成功");
        }
        else {
            System.out.print("寫入失敗："+write.Message);
        }

　　

 

D,W,R字數據的讀寫操作

此處讀取針對中間存在整數數據的情況，因為兩者讀取方式相同，故而只演示一種數據讀取， 使用該組件讀取數據，一次最多讀取或寫入960個字，超出則失敗。 如果讀取的長度確實超過限制，請考慮分批讀取。

 

        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("讀取失敗："+read1.Message);
        }

　　

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

　

一個實際中復雜的例子演示

實際中可能碰到的情況會很復雜，一台設備中需要上傳的數據包含了溫度，壓力，產量，規格等等信息，在一串數據中 會包含各種各樣的不同的數據，上述的讀取D，讀取M，讀取條碼的方式不太好用，所以此處做一個完整示例的演示，假設我們需要讀取 D4000-D4009的數據，假設D4000存放了溫度數據，55.1℃在D中為551，D4001存放了壓力數據，1.23MPa在D中存放為123，D4002存放了 設備狀態，0為停止，1為運行，D4003存放了產量，1000就是指1000個，D4004備用，D4005-D4009存放了規格，以下代碼演示如何去解析數據：

 

        //解析復雜數據
        OperateResultExOne<byte[]> read3 = melsec_net.Read("D4000", (short) 10);
        if (read3.IsSuccess)
        {
            double 溫度 = melsec_net.getByteTransform().TransInt16(read3.Content, 0) / 10d;//索引很重要
            double 壓力 = melsec_net.getByteTransform().TransInt16(read3.Content, 2) / 100d;
            boolean IsRun = melsec_net.getByteTransform().TransInt16(read3.Content, 4) == 1;
            int 產量 =melsec_net.getByteTransform().TransInt32(read3.Content, 6);
            String 規格 = melsec_net.getByteTransform().TransString(read3.Content, 10, 10,"ascii");
        }
        else
        {
            System.out.print("讀取失敗："+read3.Message);
        }

　　

更詳細的信息，可以參照源代碼里面的測試項目。

 

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