C#与Twincat 2 实现上位机控制软PLC功能

C#与Twincat 2 实现上位机控制软PLC功能，结合ADS通信协议与实时数据交互

一、系统架构设计

1. 通信基础
   • ADS协议：Twincat 2的核心通信协议，支持实时数据交换（默认端口801）。
   • TwinCAT.Ads.dll：关键库文件，封装ADS通信接口，简化连接与数据读写。
2. 分层架构
   • 上位机（C#）：提供人机界面（HMI），发送控制指令（如启停、参数修改）。
   • 软PLC（Twincat 2）：执行控制逻辑，反馈实时状态（如传感器数据、设备状态）。
   • 数据桥接：通过ADS实现双向通信，支持同步/异步数据交互。

二、核心实现步骤

1. 环境配置

• Twincat 2设置：

  1. 在TwinCAT System Manager中启用ADS服务（ADS Router需运行）。
  2. 配置PLC变量为可远程访问（添加{attribute 'TcRpcEnable'}前缀）。

• C#项目引用：

  添加TwinCAT.Ads.dll（路径：C:\TwinCAT\AdsApi\DotNet）。

2. 建立ADS连接

using TwinCAT.Ads;
public class PLCController
{
    private AdsClient _adsClient;
    public bool Connect(string ip = "192.168.1.1")
    {
        _adsClient = new AdsClient();
        try
        {
            _adsClient.Connect(ip, 801); // 801为AMS端口
            return _adsClient.IsConnected;
        }
        catch (AdsException ex)
        {
            Console.WriteLine($"连接失败: {ex.Message}");
            return false;
        }
    }
}

3. 数据读写操作

• 读取PLC变量（如布尔量、整数）：

  public bool ReadBool(string variableName)
  {
      int handle = _adsClient.CreateVariableHandle(variableName); // 例："Main.bStartMotor"
      bool value = (bool)_adsClient.ReadAny(handle, typeof(bool));
      return value;
  }
  

• 写入控制指令：

  public void WriteInt(string variableName, int value)
  {
      int handle = _adsClient.CreateVariableHandle(variableName); // 例："Main.nMotorSpeed"
      _adsClient.WriteAny(handle, value);
  }
  

4. 实时监控（订阅通知）

public void SubscribeVariable(string variableName)
{
    int handle = _adsClient.CreateVariableHandle(variableName);
    _adsClient.AdsNotification += OnAdsNotification; // 事件绑定
    _adsClient.AddDeviceNotification(handle, AdsTransMode.OnChange, 100, null);
}

private void OnAdsNotification(object sender, AdsNotificationEventArgs e)
{
    Console.WriteLine($"变量{e.VariableName}更新为: {e.Value}");
}

三、高级功能实现

1. 软PLC控制逻辑

• Twincat PLC程序：

  PROGRAM Main
  VAR
      bStartMotor: BOOL := FALSE; // 上位机可控制的启动信号
      nMotorSpeed: INT := 0;      // 上位机可设置的转速
  END_VAR
  

  通过C#写入bStartMotor触发PLC内的电机控制逻辑。

2. 多线程安全

• 异步读写：避免阻塞UI线程：

  Task.Run(() => 
  {
      var speed = ReadInt("Main.nMotorSpeed");
      Dispatcher.Invoke(() => txtSpeed.Text = speed.ToString());
  });
  

• 线程锁：保护共享资源（如AdsClient实例）：

  private readonly object _lock = new object();
  lock (_lock)
  {
      _adsClient.WriteAny(handle, value);
  }
  

3. 错误处理与重连

public void WriteWithRetry(string varName, object value, int maxRetries=3)
{
    for (int i = 0; i < maxRetries; i++)
    {
        try
        {
            WriteAny(varName, value);
            return;
        }
        catch (AdsException ex) when (ex.ErrorCode == 6) // 目标端口无效
        {
            Reconnect(); // 重连逻辑
        }
    }
    throw new TimeoutException("写入失败");
}

参考代码 Twincat 2和C#开发编程，实现了上位机控制软PLC功能 www.youwenfan.com/contentcne/111915.html

四、总结

通过 ADS协议 和 TwinCAT.Ads.dll，C#可高效控制Twincat 2软PLC：

1. 连接管理：AdsClient封装连接、读写、事件订阅。
2. 实时交互：支持同步读写与异步通知，响应时间≤1ms。
3. 工业级鲁棒性：异常重试、线程锁、心跳监测保障稳定性。
4. 扩展性：可集成OPC UA实现跨平台通信。