Java 通过 jlibmodbus 架包和PLC通讯

最近项目上涉及到一些硬件设备，这些硬件设备是通过PLC来控制完成自动化的，而我们的项目是Java语言开发的，这就涉及到Java和PLC的通讯问题，之前没有接触过PLC，完全就不知道怎么去和PLC通讯，询问设备的厂家，厂家也只知道PLC的自动化编程，不知道怎么对外通讯，也咨询了一些搞PLC编程的人，他们也都是PLC之间的通讯，没做过和外部系统的通讯，没办法只能自己去查资料了解。

通过了解之后，发现PLC可以走开放式以太网的 Modbus Tcp 通讯，配置一个modbus tcp server服务，外部系统可以通过modbus tcp去和PLC进行通讯，取值或写值都可以，从而达到控制PLC的目的，下面说一下具体的配置。

PLC端的配置：

1、在PLC程序块中增加一个 modbus tcp server 服务

2、点击程序块，右键选择“库存储器”，建议从1000开始，防止地址冲突

3、设置你要控制的点，比喻说我要控制第1台电机和第3台电机启动，那我就在第1台电机设置一个 V101.0 的保持寄存器，在第3台电机设置一个 V105.0 的保持寄存器，并且都设置为常开状态

4、到此为止，PLC端配置完毕

Java端配置：

Java端的modbus-tcp调用，我们引用 jlibmodbus-1.2.9.7.jar 这个架包，通过这个架包去读取或设置PLC保持寄存器的值，从而达到控制PLC的目的

这里先对 V101.0 这个寄存器解释一下，V101.0 就是属于功能码03的V区寄存器，它是从下标0开始计算的，V0代表V区的第0个寄存器，V1代表V区的第1个寄存器，以此类推。而功能码03代表的V区是按照字来存放的，一个字有2个字节，一个字节有8位，一个寄存器有8位，所以一个字可以存放2个寄存器，所以V0和V1都是存放在V区第1个字里的，V0存放在高8位上，V1存放在低8位上。

寄存器都是按照二进制的8位来存放的，0代表开，1代表关。V101.0代表在V区第50个字里的第2个字节上存放的寄存器的第1位，0代表寄存器的第1位，7代表寄存器的第8位，寄存器的介绍到此为止，网上关于PLC的寄存器介绍都比较模糊，所以在此详细介绍一下。

jlibmodbus 功能码对应的方法：

下面上代码：

public class ModbusTcpUtil {
    // 定义主机
    private static ModbusMaster master = null;
    // PLC地址
    private static final String ip = "192.168.0.2";
    // 默认端口，这里设置是默认端口502
    private static final int port = Modbus.TCP_PORT;
    // 从机地址
    private static final int slaveId = 1;

		static {
        try {
            // 设置主机TCP参数
            TcpParameters tcpParameters = new TcpParameters();

            // 设置TCP的ip地址
            InetAddress adress = InetAddress.getByName(ip);
            // TCP参数设置ip地址
            tcpParameters.setHost(adress);

            // TCP设置长连接
            tcpParameters.setKeepAlive(true);
            // TCP设置端口
            tcpParameters.setPort(port);

            // 创建一个主机
            master = ModbusMasterFactory.createModbusMasterTCP(tcpParameters);
            // 设置自增的id
            Modbus.setAutoIncrementTransactionId(true);
            // 设置读取超时时间
            master.setResponseTimeout(3000);
            // 开启连接
            master.connect();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

		public static ModbusMaster getMaster() {
        try {
            // 主机是否在线
            if (!master.isConnected()) {
                // 开启连接
                master.connect();
            }
        } catch (ModbusIOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        return master;
    }

		/**
     * @title: 获取保持寄存器的值
     * @parem: offset V区字的地址
     * @parem: quantity 字的数量
    **/
		public static void getSlaveV(int offset, int quantity) {
        // 初始化
        master = getMaster();
        int[] registerValues = null;

        try {
            // 读取对应从机保持寄存器的数据
            registerValues = master.readHoldingRegisters(slaveId, offset, quantity);

            // 控制台输出
            for (int value : registerValues) {
                DecimalFormat decimalFormat = new DecimalFormat("0000,0000,0000,0000");
                String value2 = decimalFormat.format(Long.valueOf(MutateUtil.toBin(value)));

                System.out.println("===readHoldingRegisters===Address: " + offset++ + ", value: " + value + ", Value2: " + value2);
            }
        } catch (ModbusProtocolException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ModbusNumberException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ModbusIOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

		/**
     * @title: 写入单个保持寄存器的值
     * @parem: address V区字的地址
     * @parem: value 字的值，值的内容是16位二进制转换的十进制
    **/
		public static void setSlaveV(int address, int value) {
        // 初始化
        master = getMaster();

        try {
            // 写入对应从机保持寄存器的数据
            master.writeSingleRegister(slaveId, address, value);
        } catch (ModbusProtocolException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ModbusNumberException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ModbusIOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

		// 二进制转换为十进制
    public static int dectobin(String str) {
        str = str.trim().replace(" ","");
        int cnt = 0;
        int sum = 0;
        // 反转字符串
        str = new StringBuilder(str).reverse().toString();
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            cnt++;
            if (str.charAt(i) == '1') {
                int mul = 1;
                for (int j = 1; j < cnt; j++) {
                    mul *= 2;
                }
                sum += mul;
            } else continue;
        }
        return sum;
    }

		// 十进制转换为二进制
    public static String toBin(int num){
        return conversion(num,1,1);
    }

		private static String conversion(int num, int diwei, int yiwei) {
        // 如果num等于0，结果输出为0
        if (num == 0){
            return "0";
        }

        // 定义一个包含二进制、八进制、十六进制的表
        char[] chs = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', 'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F',};
        // 定义一个临时容器
        char[] arr = new char[32];
        // 定义一个操作数组的指针
        int pos = arr.length;
        // 利用与低位最大值的方式取出低位，存到临时数组中
        while(num != 0){
            // --pos倒著往临时容器里存
            arr[--pos] = chs[num & diwei];
            // 无条件右移相应位数
            num >>= yiwei;
        }

        StringBuffer stringBuffer = new StringBuffer();
        // 转换后的结果
        for( int x = pos; x < arr.length; x++) {
            stringBuffer.append(arr[x]);
        }

        // 返回转换后的结果
        return stringBuffer.toString();
    }

		public static void main(String[] args) {
        // 设置 V101.0 的值，二进制0000 0000 0000 0001转换成十进制1，写入的值必须是十进制
        setSlaveV(50, 1) ；
        // 查询V区第50个字的值
        getSlaveV(50, 1);
    }

}

测试的结果：

到此为止，已经完成了Java和PLC之间的通讯，也完成了通过外部系统控制PLC的需求，特此记录一下，防止自己以后忘记了，便于追溯，也提供给有相同需求的程序员一个Demo，便于借鉴一二。