基于C# 开发的物联网设备通讯协议客户端

本文简介

IoTClient是一个物联网设备通讯协议实现客户端，将包括主流PLC通信读取、ModBus协议、Bacnet协议等常用工业通讯协议。本组件基于.NET Standard 2.0，可用于.Net的跨平台开发，如Windows、Linux甚至可运行于树莓派上。

技术架构

1. 编码语言 C#
2. 开发工具 Visual Studio 2019
3. 运行环境 .netstandard2.0

支持的设备协议

1. ModBusTcp读写操作
2. ModBusRtu读写操作
3. ModBusAscii读写操作
4. ModbusRtuOverTcp读写操作
5. SiemensClient(西门子)读写操作
6. MitsubishiClient(三菱)读写操作
7. OmronFinsClient(欧姆龙)读写操作
8. AllenBradleyClient(罗克韦尔)读写操作

使用说明

引用组件

Nuget安装 Install-Package IoTClient

ModBusTcp读写操作

//1、实例化客户端 - 输入正确的IP和端口
ModBusTcpClient client = new ModBusTcpClient("127.0.0.1", 502);

//2、写操作 - 参数依次是：地址 、值 、站号 、功能码
client.Write("4", (short)33, 2, 16);

//2.1、【注意】写入数据的时候需要明确数据类型
client.Write("0", (short)33, 2, 16); //写入short类型数值
client.Write("4", (ushort)33, 2, 16); //写入ushort类型数值
client.Write("8", (int)33, 2, 16); //写入int类型数值
client.Write("12", (uint)33, 2, 16); //写入uint类型数值
client.Write("16", (long)33, 2, 16); //写入long类型数值
client.Write("20", (ulong)33, 2, 16); //写入ulong类型数值
client.Write("24", (float)33, 2, 16); //写入float类型数值
client.Write("28", (double)33, 2, 16); //写入double类型数值
client.Write("32", true, 2, 5); //写入线圈类型值
client.Write("100", "orderCode", stationNumber); //写入字符串

//3、读操作 - 参数依次是：地址 、站号 、功能码
var value = client.ReadInt16("4", 2, 3).Value;

//3.1、其他类型数据读取
client.ReadInt16("0", stationNumber, 3); //short类型数据读取
client.ReadUInt16("4", stationNumber, 3); //ushort类型数据读取
client.ReadInt32("8", stationNumber, 3); //int类型数据读取
client.ReadUInt32("12", stationNumber, 3); //uint类型数据读取
client.ReadInt64("16", stationNumber, 3); //long类型数据读取
client.ReadUInt64("20", stationNumber, 3); //ulong类型数据读取
client.ReadFloat("24", stationNumber, 3); //float类型数据读取
client.ReadDouble("28", stationNumber, 3); //double类型数据读取
client.ReadCoil("32", stationNumber, 1); //线圈类型数据读取
client.ReadDiscrete("32", stationNumber, 2);//离散类型数据读取
client.ReadString("100", stationNumber,10); //读取字符串

//4、如果没有主动Open，则会每次读写操作的时候自动打开自动和关闭连接，这样会使读写效率大大减低。所以建议手动Open和Close。
client.Open();

//5、读写操作都会返回操作结果对象Result
var result = client.ReadInt16("4", 2, 3);
//5.1 读取是否成功（true或false）
var isSucceed = result.IsSucceed;
//5.2 读取失败的异常信息
var errMsg = result.Err;
//5.3 读取操作实际发送的请求报文
var requst = result.Requst;
//5.4 读取操作服务端响应的报文
var response = result.Response;
//5.5 读取到的值
var value3 = result.Value;

//6、批量读取
var list = new List<ModBusInput>();
list.Add(new ModBusInput()
{
 Address = "2",
 DataType = DataTypeEnum.Int16,
 FunctionCode = 3,
 StationNumber = 1
});
list.Add(new ModBusInput()
{
 Address = "2",
 DataType = DataTypeEnum.Int16,
 FunctionCode = 4,
 StationNumber = 1
});
list.Add(new ModBusInput()
{
 Address = "199",
 DataType = DataTypeEnum.Int16,
 FunctionCode = 3,
 StationNumber = 1
});
var result = client.BatchRead(list);

//7、构造函数其他参数
//IP、端口、超时时间、大小端设置
ModBusTcpClient client = new ModBusTcpClient("127.0.0.1", 502, 1500, EndianFormat.ABCD);

ModBusRtu读写操作

//实例化客户端 - [COM端口名称,波特率,数据位,停止位,奇偶校验]
ModBusRtuClient client = new ModBusRtuClient("COM3", 9600, 8, StopBits.One, Parity.None);

//其他读写操作和ModBusTcpClient的读写操作一致

ModBusAscii读写操作

//实例化客户端 - [COM端口名称,波特率,数据位,停止位,奇偶校验]
ModbusAsciiClient client = new ModbusAsciiClient("COM3", 9600, 8, StopBits.One, Parity.None);

//其他读写操作和ModBusTcpClient的读写操作一致

ModbusRtuOverTcp读写操作

//串口透传 即:用Tcp的方式发送Rtu格式报文

//实例化客户端 - IP、端口、超时时间、大小端设置
ModbusRtuOverTcpClient client = new ModbusRtuOverTcpClient("127.0.0.1", 502, 1500, EndianFormat.ABCD);

//其他读写操作和ModBusTcpClient的读写操作一致

SiemensClient(西门子)读写操作

//1、实例化客户端 - 输入型号、IP和端口
//其他型号：SiemensVersion.S7_200、SiemensVersion.S7_300、SiemensVersion.S7_400、SiemensVersion.S7_1200、SiemensVersion.S7_1500
SiemensClient client = new SiemensClient(SiemensVersion.S7_200Smart, "127.0.0.1",102);

//2、写操作
client.Write("Q1.3", true);
client.Write("V2205", (short)11);
client.Write("V2209", 33);
client.Write("V2305", "orderCode"); //写入字符串

//3、读操作
var value1 = client.ReadBoolean("Q1.3").Value;
var value2 = client.ReadInt16("V2205").Value;
var value3 = client.ReadInt32("V2209").Value;
var value4 = client.ReadString("V2305").Value; //读取字符串

//4、如果没有主动Open，则会每次读写操作的时候自动打开自动和关闭连接，这样会使读写效率大大减低。所以建议手动Open和Close。
client.Open();

//5、读写操作都会返回操作结果对象Result
var result = client.ReadInt16("V2205");
//5.1 读取是否成功（true或false）
var isSucceed = result.IsSucceed;
//5.2 读取失败的异常信息
var errMsg = result.Err;
//5.3 读取操作实际发送的请求报文
var requst = result.Requst;
//5.4 读取操作服务端响应的报文
var response = result.Response;
//5.5 读取到的值
var value4 = result.Value;

关于Siemens的PLC地址

VB263、VW263、VD263中的B、W、D分别表示：byte型(8位)、word型(16位)、doubleword型(32位)。

在本组件传入地址的时候不需要带数据类型，直接使用对应方法读取对应类型即可，如：
VB263 - client.ReadByte("V263")
VD263 - client.ReadFloat("V263")
VD263 - client.ReadInt32("V263")
DB108.DBW4 - client.ReadUInt16("DB108.4")
DB1.DBX0.0 - client.ReadBoolean("DB1.0.0")
DB1.DBD0 - client.ReadFloat("DB1.0")

C#数据类型	smart200	smart200
bit	V1.0	DB1.DBX1.0
byte	VB1	DB1.DBB1
shor ushort	VW2	DB1.DBW2
int uint float	VD4	DB1.DBD4

SiemensClient最佳实践

1、什么时候不要主动Open
西门子plc一般最多允许8个长连接。所以当连接数不够用的时候或者做测试的时候就不要主动Open，这样组件会自动Open并即时Close。

2、什么时候主动Open
当长连接数量还够用，且想要提升读写性能。

3、除了主动Open连接，还可以通过批量读写，大幅提升读写性能。
//批量读取
Dictionary<string, DataTypeEnum> addresses = new Dictionary<string, DataTypeEnum>();
addresses.Add("DB4.24", DataTypeEnum.Float);
addresses.Add("DB1.434.0", DataTypeEnum.Bool);
addresses.Add("V4109", DataTypeEnum.Byte);
...
var result = client.BatchRead(addresses);

//批量写入
Dictionary<string, object> addresses = new Dictionary<string, object>();
addresses.Add("DB4.24", (float)1);
addresses.Add("DB4.0", (float)2);
addresses.Add("DB1.434.0", true);
...
var result = client.BatchWrite(addresses);

4、【注意】写入数据的时候需要明确数据类型
client.Write("DB4.12", 9); //写入的是int类型
client.Write("DB4.12", (float)9); //写入的是float类型

5、SiemensClient是线程安全类
由于plc长连接有限，SiemensClient被设计成线程安全类。可以把SiemensClient设置成单例，在多个线程之间使用SiemensClient的实例读写操作plc。

MitsubishiClient(三菱)读写操作

//1、实例化客户端 - 输入正确的IP和端口
MitsubishiClient client = new MitsubishiClient(MitsubishiVersion.Qna_3E, "127.0.0.1",6000);

//2、写操作
client.Write("M100", true);
client.Write("D200", (short)11);
client.Write("D210", 33);

//3、读操作
var value1 = client.ReadBoolean("M100").Value;
var value2 = client.ReadInt16("D200").Value;
var value3 = client.ReadInt32("D210").Value;

//4、如果没有主动Open，则会每次读写操作的时候自动打开自动和关闭连接，这样会使读写效率大大减低。所以建议手动Open和Close。
client.Open();

//5、读写操作都会返回操作结果对象Result
var result = client.ReadInt16("D210");
//5.1 读取是否成功（true或false）
var isSucceed = result.IsSucceed;
//5.2 读取失败的异常信息
var errMsg = result.Err;
//5.3 读取操作实际发送的请求报文
var requst = result.Requst;
//5.4 读取操作服务端响应的报文
var response = result.Response;
//5.5 读取到的值
var value4 = result.Value;

OmronFinsClient(欧姆龙)读写操作

//1、实例化客户端 - 输入正确的IP和端口
OmronFinsClient client = new OmronFinsClient("127.0.0.1",6000);

//2、写操作
client.Write("M100", true);
client.Write("D200", (short)11);
client.Write("D210", 33);

//3、读操作
var value1 = client.ReadBoolean("M100").Value;
var value2 = client.ReadInt16("D200").Value;
var value3 = client.ReadInt32("D210").Value;

//4、如果没有主动Open，则会每次读写操作的时候自动打开自动和关闭连接，这样会使读写效率大大减低。所以建议手动Open和Close。
client.Open();

//5、读写操作都会返回操作结果对象Result
var result = client.ReadInt16("D210");
//5.1 读取是否成功（true或false）
var isSucceed = result.IsSucceed;
//5.2 读取失败的异常信息
var errMsg = result.Err;
//5.3 读取操作实际发送的请求报文
var requst = result.Requst;
//5.4 读取操作服务端响应的报文
var response = result.Response;
//5.5 读取到的值
var value4 = result.Value;

AllenBradleyClient(罗克韦尔)读写操作

//1、实例化客户端 - 输入正确的IP和端口
AllenBradleyClient client = new AllenBradleyClient("127.0.0.1",44818);

//2、写操作 
client.Write("A1", (short)11); 

//3、读操作
var value = client.ReadInt16("A1").Value;

//4、如果没有主动Open，则会每次读写操作的时候自动打开自动和关闭连接，这样会使读写效率大大减低。所以建议手动Open和Close。
client.Open();

//5、读写操作都会返回操作结果对象Result
var result = client.ReadInt16("A1");
//5.1 读取是否成功（true或false）
var isSucceed = result.IsSucceed;
//5.2 读取失败的异常信息
var errMsg = result.Err;
//5.3 读取操作实际发送的请求报文
var requst = result.Requst;
//5.4 读取操作服务端响应的报文
var response = result.Response;
//5.5 读取到的值
var value4 = result.Value;

IoTClient源码地址

https://github.com/zhaopeiym/IoTClient

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AllenBradleyClient(罗克韦尔)读写操作

IoTClient源码地址

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