前言
此前,我写过一个VB.net环境下与西门子PLC通讯案例的博文:
VisaulStudio2022下用VB.net实现socket与西门子PLC进行通讯案例(优化版)
最近项目上会用到汇川PLC比较多,正好有个项目有上位机通讯需求,于是就自己这边先测试了一下汇川PLC和上位机通过socket进行数据通讯。
配置:
平台:windows
工具:visual studio 2022
语言:VB.net
通讯协议:socket
PLC型号:汇川Eazy521系列
固件版本:6.1.2.0
PLC软件:汇川Autoshop V4.8.2.4
其实,与PLC进行通讯来说,上位机侧的程序几乎不用改变,主要是PLC端的使用有些不同,像西门子、信捷的PLC,在进行socket通讯时,虽然使用协议都是一样的,但不同厂家,其编程指令和PLC程序写出来是不一致的,其中还涉及数据类型的转换。
本篇将侧重于介绍汇川PLC这边的设置及编程,上位机将在之前的基础上稍作修改。
一、PLC侧设置
汇川PLC进行socket协议通讯的指令,在它的工具箱-通讯指令-以太网指令下:
大致介绍下指令:
1、TCP_listen:PLC作为服务器端时,监听客户端指令
2、TCP_accept:PLC作为服务器端时,在开启了监听模式后,用于监测客户端的连接指令。如果检测到有客户端请求连接,则会产生一个connected_socket,并存储在队列里,这个connected_socket就是客户端的请求,后面的收发数据,都用它进行。
3、TCP_connect:PLC作为客户端时,与服务器连接的指令。
4、TCP_receive:当连接成功建立后,使用此指令从远程设备接收数据。
5、TCP_send:同上,发送数据。
6、TCP_close:用于关闭监听或者连接。
下面,以PLC作为服务器端为例,来说明一下指令具体如何使用:
1、TCP_listen:
如上图,这个指令的触发位Execute,其实使用上升沿脉冲即可,当触发后,Active位会变成ON。
其中,左侧的socket接口,根据汇川官方文档,是应该填写sSocekt数据类型的,详细如下:
但是目前Autoshop软件中目前还不支持自定义这种数据类型,所以要用INT[20]数组来代替,实例中如下:
port接口是填写本地端口后,可以直接填写常数,如2000,在PLC中表示为K2000,即十进制2000。也可以使用变量,只要将数据类型设置为DINT即可。但官方文档有提示,尽量不要使用特殊端口号,如502。
至于右侧的其他状态位如buzy,error,errorid,只要监控指令运行状态的,按照数据类型,分配个变量就行了,后面的其他指令,都会有这些变量,就不再多做说明。
2、TCP_accept:
当监听开启后,就需要用accept来监测客户端的连接请求。
如上图,这个指令左侧有一个ListeningSocket参数,这里填写和TCP_listen指令一样的数据即可。
其右侧有一个Connected位,如果客户端发起了连接请求,且无故障,那么这个位将会变为ON。同时,右侧还有一个Connected_socket参数,这个参数也是sSocket类型,此处也是用INT[20]数组来代替。但要注意,这个和TCP_listen不能是同一个,这个相当于是服务器端监听到了客户端,产生的客户端反馈。
accept指令可以多次使用,以接收多个客户端的连接。本例只按照一个客户端连说明。
3、TCP_receive:
此指令用于接收远程设备(本例中就是客户端)发送的数据,其左侧接口有一个Socket参数,此处填写前面accept指令右侧的Connected_socket一样的数据即可。
接着是Buffer,即数据接收过来,存放在哪里?
你可以自己新建一个buffer区,buffer区是一个连续数组,汇川PLC支持两种数据类型:
INT[0…n]或者Byte[0…n],使用哪种看自己需要,一般常用byte即可。
接下来是Size参数,因为我们不一定需要所有发送过来的数据,所以可设置接收数据长度,但要注意,Size的值不能超过buffer区的大小。
右侧参数,done代表指令接收完成,可以使用这个状态位来编写一些逻辑程序,如数据传送等。
还有一个ReceivedSize参数,表示实际接收的数据长度,虽然设置了数据接收长度,但发过来的数据可能小于设置值,比如设置了10字节,但发送过来的只有2个字节,这个长度就是实际长度,会显示在ReceivedSize中。
4、TCP_send:
此指令用于发送数据,与TCP_receive指令类似,其左侧的Socket参数,填写accept指令右侧的Connected_socket一样的参数。
buffer填写自定义的发送数据缓冲区,Size为发送长度,右侧的sentsize标识实际发送的数据长度。
5、TCP_close:
关闭指令非常简单,用于关闭socket连接,但要注意,本例是将PLC作为服务器端,所以关闭连接时,除了要关闭服务器的监听socket,还需要关闭客户端的请求socket(假如已成功建立连接)。
以上就是汇川PLC端的程序编写,汇川的官方文档也给了示例,但实际使用时,会涉及数据转换问题,这里提一个注意点:
我这边使用时,需要在PLC这边将浮点数(32位)发送到上位机,但我们在前面说了,TCP_send的buffer区只能是Byte[]或者INT[]这两种,所以,就需要将浮点数先转为整数类型或者字节类型。
但是,如果你直接使用汇川的INT或者DINT这个指令,它会将浮点数转换为四舍五入后的整数,并不是真正的无损转换。
我在指令文档找了半天,才发现汇川要实现将浮点数完全转换为字节,需要使用MCPY这个指令。
官方解释:
该指令是较为高阶的应用,需谨慎使用!
该指令是数据复制操作,数据本身无变化,可以实现内存复制拷贝;如果使用巧妙,可以实现类型变换的操
作。
n是待复制的数据的长度,以字节为单位,比如,两个16位数据赋值给一个32位数据,n=4;把两个32位整
数,复制给同样大小的结构体或16位整数数组,n=8;
当操作数S或D为位元件时,位元件的地址必须按字节对齐,否则会发生寻址错误;例如,MCPY M1 M15
K1,会报“无效变量地址,访问的变量不存在”错误。
实际应用:
这样转换后的数据,在通过socket发送到上位机后,上位机端使用字节转浮点指令,如python中可以使用:
data_float=struct.unpack('f',datarecv[0:4])[0]
转换后和PLC发送的数据是一致的。
二、上位机侧程序
上位机侧采用的是VB.net语言编写,其中socket通讯方面使用的是System.Net.Sockets库,直接导入即可:
Imports System.Net.Sockets
说一下几个关键步骤:
1、socket连接
Private Sub socket_client_connect()
Try
ip = IPAddress.Parse(TextBox1.Text)
port = Integer.Parse(TextBox2.Text)
ipe = New IPEndPoint(ip, port)
soc_client.Connect(ipe)
Console.WriteLine("connect ok")
If soc_client.Connected Then
'如果连接成功,状态变为绿色
huayuan(PictureBox1, Color.LimeGreen)
'如果连接成功,则启动数据接收,为了防止阻塞线程,采用新线程
Dim th1 As New Thread(AddressOf socket_client_recvievedata) '多线程
th1.Start() '线程启动,防止socket阻塞
End If
Catch ex As Exception
Console.WriteLine(ex.Message)
MsgBox(ex.Message + vbCrLf +
"请检查IP设置或目标PLC是否保持通讯正常?",
MsgBoxStyle.OkOnly, "tips!")
End Try
End Sub
使用socket.connect()函数向服务器发送连接请求,可以使用socket.connected状态位来判断连接是否成功。
2、socket接收
Private Sub socket_client_recvievedata()
'定义接收区字节数组
Dim recbyt(1024) As Byte
'循环接收
While True
Try
Dim reclength = soc_client.Receive(recbyt, 200, SocketFlags.None)
'recvdata = Encoding.GetEncoding("gb2312").GetString(recbyt)
Dim tt1 As Test_data
'recvdata = Encoding.ASCII.GetString(recbyt, 0, 30)
'以下是对所接收的所有数据进行解析,可以根据实际情况变化
'下面的仅作为参考
'ax1.axis_status = BitConverter.ToInt16(recbyt, 0)
'ax1.axis_xunhuanmoshi = BitConverter.ToInt16(recbyt, 2)
'ax1.axis_runing = BitConverter.ToInt16(recbyt, 4)
'ax1.axis_error = BitConverter.ToInt16(recbyt, 6)
Console.WriteLine(reclength.ToString())
'tt1.test1 = Encoding.GetEncoding("utf-8").GetString(recbyt)
'tt1.test2 = Encoding.GetEncoding("utf-8").GetString(recbyt)
tt1.temp_float1 = BitConverter.ToSingle(recbyt, 0)
'Console.WriteLine(recdata1)
'将解析的数据通过委托的方式传递给主线程,以更新主线程的UI
Dim socket_invoke_1 As New socket_invoke(AddressOf socket_recv_data_invoke)
Me.Invoke(socket_invoke_1, tt1)
Catch ex As Exception
Exit Sub
MsgBox(ex.Message, MsgBoxStyle.OkOnly, "tips!")
End Try
End While
End Sub
接收数据使用socket.receive(),为了循环接收,可以使用while指令,但是如果直接使用,会阻塞主线程即UI,所以最好在新线程中使用。注意上述代码中的后面几行:
'将解析的数据通过委托的方式传递给主线程,以更新主线程的UI
Dim socket_invoke_1 As New socket_invoke(AddressOf socket_recv_data_invoke)
Me.Invoke(socket_invoke_1, tt1)
此处采用的是.Net中的委托,即为了不阻塞主线程,我们采用委托的形式,将socket循环接收的数据发送给UI,这样既可以传送数据,又不会阻塞线程。
3、socket发送数据
发送数据则非常简单,使用socket.send()即可。
Private Sub socket_client_senddata()
Try
If soc_client.Connected Then
soc_client.Send(sendbytes_client, 200, SocketFlags.None)
End If
Catch ex As Exception
MsgBox(ex.Message, MsgBoxStyle.YesNoCancel, "tips!")
End Try
End Sub
视频演示
汇川PLC与上位机通讯演示