基于C#的OMRON PLC 以太网通讯接口实现
陈雪娇，韦莉莉
(华南理工大学广州学院，广东 广州 510800)
摘 要：本文介绍了一个使用C#的Socket 与欧姆龙PLC 的以太网模块的通信程序。首先介绍了Socket 服务和Socket 在TCP/
IP 协议下的通信流程。再以欧姆龙CP1H 型PLC 为例，使用C#语言编写通信软件，实现了PLC 与工控机之间的数据通信。该方法可扩展到欧姆龙的其他型号PLC。
关键词:C#；欧姆龙PLC；以太网通讯
中图分类号:TP273+.5 文献标识码:A 文章编号:1003-7241(2018)01-0052-04
Implementation of PLC OMRON Ethernet
Communication Interface based on C#
CHEN Xue-jiao, WEI Li-li
( Guangzhou College of South China University of Science and Technology, Guangzhou 510800 China )
Abstract: This paper describes a communication program using Socket’s C# and OMRON PLC Ethernet module. Firstly, the
communication flow of Socket service and Socket in TCP/IP protocol is introduced. Then take the OMRON PLC type CP1H as an example, using the C# language to write the communication software, realizes the data communication between PLC and industrial control computer. The method can be extended to other models of OMRON PLC
Key words: C#; OMRON PLC; Ethernet communication
收稿日期:2016-10-10
1 引言
在上位机数据监测软件的开发过程中，首要解决上位机和底层设备间的通信问题。只有实现与底层设备稳定的通信，才能与底层设备实现数据交换，从而实现监测软件对工业现场数据的采集和控制[1]。过去，在工程项目开发中,PLC 和上位机间的通信常采用RS-232C 或者R S -485串行方式，这种方法很难
满足数据量大、通信距离远、实时性要求高的控制系统[2-3]。以TCP/IP 协议为基础的以太网在工业控制中逐渐获得了广泛的应用，并可以很方便的进行网络互联。本文以欧姆龙C P1H 型PLC 为例，探讨了网络通信的方式，用C#编写了上位机通信程序，完成了PC 和欧姆龙PLC 的通信。
2 Socket 通讯服务和通信流程
2.1 Socket 通讯服务
欧姆龙PLC 的以太网模块支持两种通信方式:Socket 通信和FINS 通信。通过TCP 或者UDP 协议,Socket 服务允许以太网上的设备发送和接收各种数据。S o c k e t 服务提供了两种实现的方法。
(1) 操作特定的控制开关[4]
首先设置D M 区中的请求参数，然后打开内存中特定的控制开关来请求TCP 或者UDP Socket 服务。当请求的过程完成之后，以太网单元就把请求开关关掉。数据的发送和接收，都是自动进行的。
使用这种方法不需要执行C M N D (490)指令，也不需要监视完成的时序和指令的执行过程，于是可以大大简化梯形图的编制。
总共8个TCP 或者UDP 端口可以被用作Socket 服务。 (2) 执行CMND(490)命令
使用Socket 服务的另一种方法是从CPU 单元向以太网单元发送FINS 命令，当以太网单元接收到Socket 服务请求时，向C P U 单元返回响应以确认请求，然后
对请求的服务进行处理。当处理过程结束之后，结果放在CPU 单元的结果存储区。同样可以使用8个TCP 端口和8个UDP 端口。
2.2 Socket 通讯流程
S o c k e t 建立在传输层协议(T C P 和U D P )之上，由于T C P 面向连接,U D P 是无连接的，因此，利用Socket 进行通信，有两种方式：面向连接的和无连接的。在第一种方式下，两个通信的应用程序之间必须先建立一种虚拟的连接，然后再传输数据。第二种方式也称数据报文方式，在此种方式下，传输过程中，数据有可能丢失，先发送的数据也可能后到，各个报文的路径也不定相同
[5、6]
。本文采用面向连接的通信方式，读数据的
流程如图1所示。写数据的流程和读数据的流程是一致的，把图1中读数据的模块改为写数据模块即可。
3 欧姆龙PLC 配置
在进行通讯前需要对欧姆龙P L C 进行配置，通讯模块采用欧姆龙公司生产的型号为C P1W -C I F41以太网通讯模块,C P1H 模块上有两个扩展口，根据以太网模块插入的位置需要对CP1H 进行不同的配置:
socket通信报文格式(1) 当CP1W-CIF41模块安装在第一个扩展口时，将CP1H 上的4号DIP 开关置ON
(2) 当CP1W-CIF41模块安装在第二个扩展口时，将CP1H 上的5号DIP 开关置ON。
4 具体的程序实现
通过安装选装Ethernet 通信单元，加上SOCKET 服务，可实现在以太网下的高速稳定的数据读写功能。而在
C#中,System.Net.Sockets 命名空间为需要严密控制网络访问的开发人员提供了Sockets 接口的托管
图1 读数据流程
实现。System.Net命名空间中的所有其他网络访问类都建立在该套接字Socket实现之上，如TCPClient、TCPListener和UDPClient类封装有关创建到Internet 的TCP和UDP连接的详细信息;NetworkStream类则提供用于网络访问的基础数据流等。具体实现程序如下文所述。
4.1 TCP网络连接
定义TCP客户端及数据流:
TcpClient mClient
NetworkStream mStream
连接时C#程序作为客户端,PLC作为服务端，所以T C P客户端需要绑定本机i p地址及端口:m C l i e n t =new TcpClient(new IPEndPoint(LocalipAddress, LocalPort))
TCP连接需要加入超时判断，采用异步操作方式进行: ManualResetEvent TimeoutObject=new Manual
ResetEvent(false)//可控制线程事件mClient.BeginCo nnect(RemoteIP,RemotePort,new Async Callback(Ca llBackMethod),mClient)
//开始连接，调用异步操作判断
if (TimeoutObject.WaitOne(1000,false)
) //1S内超时判断
{//连接判断} //异步操作方法
private void CallBackMethod(IAsyncResult asyncresult)
{try
{IsConnectionSuccessful=false;
TcpClient tcpclient=asyncresult.Asyn cState as TcpClient;
if (tcpclient.Client !=null)
{
tcpclient.EndConnect(asyncresult);
IsConnectionSuccessful=true;}}
catch(Exception ex)
{IsConnectionSuccessful=false;
SocketException=ex;}
finally
{TimeoutObject.Set();
//事件设为终止，允许线程继续}}
4.2 PLC连接
在TCP连接正常后，使用数据流与PLC进行数据交换
try{mStream=mClient.GetStream();
mStream.Write(mSendArray,0,mSendArray. Length);}
catch (Exception) {return -1;}
发送数据流后，对回复进行超时判断,1S内无回复则认为超时
int time_Count=int.Parse((timeGetTime()+ 1000L).ToString());
while (true)
{Thread.Sleep(1);
if (time_Count<(int)timeGetTime())
{return-2;}
if (mClient.Available>=24)
{break;}}
收到回复后对回复内容进行读取
mStream.Read(mRecieveArray,0,32)
4.3 读PLC数据
读数据也是采用数据流方式进行，与连接P L C不同的是数据流最后需要加上读取P L C数据的起始地址内容及从起始地址往后多少个数据地址。
mSendArray[28]=(byte)Memory;
mSendArray[29]=(byte)(Channel/256);
mSendArray[30]=(byte)(Channel%256);
mSendArray[31]=0;
mSendArray[32]=(byte)(Count/256);
mSendArray[33]=(byte)(Count%256);
发送数据流后的超时判断与连接P L C一致，收到回复内容后需要对数据进行无符号转有符号的操作: private short UnsignToSign(int Unsign)
{if(Unsign>32767)
{return (short)(Unsign-65536);}
else{return(short)Unsign;}}
需要注意的是，返回的数据是以两个字节表示一个数据:
mReciveData[i.ToString())]=(int)(mRecieve Arra y[i]*256+mRecieveArray[i+1]);
4.4 对PLC写值
写数据也是采用数据流方式进行，同样可以对多个连接的PLC地址进行写值:
mSendArray[29]=(byte)(Channel/256);
mSendArray[30]=(byte)(Channel%256);
mSendArray[31]=0;
mSendArray[32]=(byte)(Count/256);
mSendArray[33]=(byte)(Count%256);
在数据流最后加上需要写的具体值，同时需要将数据值进行由有符号转无符号作:
private long SignToUnsign(short Sign)
{if (Sign>= 0){return (long)Sign;}
else
{return (long)(65536+Sign);}}
同样，写值时是将两个字节转化成一个数据值写入: mSendArray[i]=(byte)(mSendData[i/2]/256);
mSendArray[i+1]=(byte)(mSendData[i/2]%256);
5 结束语
本文件介绍了在T C P协议下如何使用C#编程语言对欧姆龙P L C进行数据读写操作，依靠C#编程语言的简便性及s o c k e t服务的通用性，实现了对欧姆龙
PLC数据的读写操作，最后需要说明一点,C#编程语言自身带有内存回收机制，在关闭软件时，所有资源会
作者简介：陈雪娇(1982-)，女，讲师，研究方向：嵌入式技术的应用。
以某辆在线列车为例，车载终端接收列车的主要信息，进行数据缓存打包后，通过GPRS网络将数据报文发送到远程监测中心服务器，服务器将数据进行解压并在终端设备上显示，结果如下图4所示，经核对与采集数据相一致，验证了车载终端方案的可行性。
图4 单列机车主要信号显示
7 结束语
车载终端的合理设计关系到整个远程监测系统的稳定运行，本文以嵌入式工控机为核心处理部件，结合G P R定位和G P R S无线通信功能，实现了车载终端对机车信号采集与传输功能，试验验证方案具有一定可行性。另外，随着列车运行速度的提升，对车载终端的性能和稳定要求将会更高，车载终端的双系统冗余设计将自动释放，但在程序未关闭时多次使用socket服务连接PLC时，在每次连接结束后需要手动释放资源，否则可能导致无法连接。
参考文献:
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成为未来重要研究方向，双系统冗余设计可保证在单个系统发生故障时，车载终端仍能保证正常运行，系统可靠性可得到大幅度提升。
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G P S的列车监控系统
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作者简介：徐奕 (1972-), 女，实验师，研究方向：铁道通信信号。
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