TC3与C#ADS通讯进行数据读写

本文章旨在说明TwinCAT3的ADS通讯应用，利用C#对倍福中常见数据类型（INT、BOOL、STRING、WSTRING、ARRAY、STRUCT等）变量进行读写操作。

1. TwinCAT ADS技术

（备注：此部分大家可以前往倍福虚拟学堂进行学习: https://tr.beckhoff.com.cn/course/view.php?id=150）

• ADS即（Automation Device Specification）自动化设备规范；
• TwinCAT系统各模块均作为独立的设备；
• 每个任务均存在一个服务模块，服务端或客户端；
• 由Message Router统一交换数据。
• 

2. ADS通讯方式及命令参数

2.1 ADS通讯方式

• 异步通讯变量上限：550
• 批量读取变量上限：500
• 异步和批量读取需要通道支持

2.2 ADS命令参数

3. 程序实现

本例中采用按变量名方式进行读写调试。其具体实现方法如下：

step1 建立工程

建立c#的项目工程、Twincat3 项目工程，在c#中实现对Twincat3 中的变量进行读写。

step2 添加引用

在C#工程中引入 TwinCAT.Ads.dll 库文件（此文件可到BECKHOFF官网下载）

step3 前期工作

1)TC3变量创建

TYPE StructAxis : STRUCT  Triggle:         BOOL:=TRUE;  Velocity:        LREAL:=200; //Acceleration:    LREAL; //Jrek:            LREAL; //Deceleration:    LREAL; //Done:            BOOL; //Busy:            BOOL; //Error:           BOOL; //ErrorID:         LREAL; END_STRUCT END_TYPE PROGRAM MAIN VAR  //c# test  Date_Int:         INT:=10;            Date_Bool:        BOOL:=FALSE;  Date_Array:       ARRAY[0..2] OF INT;  Date_Struct:      StructAxis;  Date_string:      STRING:='Made by dashuaixiaoping'; {attribute 'TcEncoding':='UTF-8'}  Date_wstring:     STRING:=wsLiteral_TO_UTF8("大帅小平制作");  END_VAR

2）设计Form
本例添加以下控件进行调试：（比较粗糙，请忽略）

3）创建Adsclient

public TcAdsClient _client = new TcAdsClient();

4）连接PLC

_client.Connect(851);

5）创建句柄

 public int _myIntHand = 0; public int _myBoolHand = 0; public int _myStringHand = 0; public int _myWstringHand = 0; public int _myArrayHand = 0; public int _myStructHand = 0;   _myIntHand = _client.CreateVariableHandle("MAIN.Date_Int");  _myBoolHand = _client.CreateVariableHandle("MAIN.Date_Bool");  _myStringHand = _client.CreateVariableHandle("Main.Date_string");  _myWstringHand = _client.CreateVariableHandle("Main.Date_wstring");  _myArrayHand = _client.CreateVariableHandle("Main.Date_Array");  _myStructHand = _client.CreateVariableHandle("Main.Date_Struct");

6）释放句柄

 //释放句柄  _client.DeleteVariableHandle(_myIntHand);  _client.DeleteVariableHandle(_myBoolHand); _client.DeleteVariableHandle(_myStringHand); _client.DeleteVariableHandle(_myWstringHand);  _client.DeleteVariableHandle(_myArrayHand); _client.DeleteVariableHandle(_myStructHand);

step4 开始读写

TwinCAT.Ads.dll 库文件中提供了多个重载读写方法，本例中主要运用演示了：

public object ReadAny(int variableHandle, Type type, int[] args); public int Read(int variableHandle, AdsStream dataStream, int offset, int length); public void WriteAny(int variableHandle, object value, int[] args); public void Write(int variableHandle, AdsStream dataStream, int offset, int length);

1）ReadAny/WriteAny 实现

//读 //INT rInttb.Text = _client.ReadAny(_myIntHand, typeof(short)).ToString(); //BOOL rBooltb.Text = _client.ReadAny(_myBoolHand, typeof(bool)).ToString(); //STRING rStrtb.Text = _client.ReadAny(_myStringHand, typeof(string), new int[] { 16 }).ToString(); //WSTRING Encoding defaultEncoding = Encoding.Default; //当前系统默认用"BGK"进行解码与编码 Encoding utf8Encoding = Encoding.UTF8; string temStr = _client.ReadAny(_myWstringHand, typeof(string), new int[] { 32 }).ToString(); byte[] tempBytes = defaultEncoding.GetBytes(temStr); //解码：将字符、符号等转换为二进制机器语言 string str = utf8Encoding.GetString(tempBytes); //编码：将二进制机器语言转换为字符、符号等 rWstrtb.Text = str; //ARRAY short[] tempArr = (short[])_client.ReadAny(_myArrayHand, typeof(short[]), new int[] { 4 }); rArr0tb.Text = tempArr[0].ToString(); rArr1tb.Text = tempArr[1].ToString(); rArr2tb.Text = tempArr[2].ToString(); //STRUCT Mystruct struct1 = (Mystruct)_client.ReadAny(_myStructHand, typeof(Mystruct)); rStruct1tb.Text = struct1.Triggle.ToString(); rStruct2tb.Text = struct1.Velocity.ToString(); //写 //INT _client.WriteAny(_myIntHand, Convert.ToInt16(wInttb.Text)); //BOOL _client.WriteAny(_myBoolHand, Convert.ToBoolean(wBooltb.Text)); //STRING _client.WriteAny(_myStringHand, wStrtb.Text, new int[] { 16 }); //WSTRING string str = wWstrtb.Text; byte[] tempBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(str); _client.WriteAny(_myWstringHand,tempBytes); //ARRAY short[] temArr = new short[3]; temArr[0] = short.Parse(wArr0tb.Text); temArr[1] = short.Parse(wArr1tb.Text); temArr[2] = short.Parse(wArr2tb.Text); _client.WriteAny(_myArrayHand, temArr); //STRUCT Mystruct tempStruct = new Mystruct(); tempStruct.Triggle = Boolean.Parse(wStruct1tb.Text); tempStruct.Velocity = double.Parse(wStruct2tb.Text); _client.WriteAny(_myStructHand, tempStruct);

2）Read/Write 实现
这里用到stream类，其具体含义与用法可参考博文：C# 温故而知新：Stream篇（—）。

//读 AdsStream rStream = new AdsStream(100); AdsBinaryReader reader = new AdsBinaryReader(rStream); //INT  _client.Read(_myIntHand, rStream); rStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); //初始化流的当前位置（ 等效于stream.Position = 0;） rInttb.Text = reader.ReadInt16().ToString(); //读取两位数，同时position后移两位（ReadInt16的作用） //BOOL _client.Read(_myBoolHand, rStream); rStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); rBooltb.Text = reader.ReadBoolean().ToString(); //ARRAY _client.Read(_myArrayHand, rStream); rStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); rArr0tb.Text = reader.ReadInt16().ToString(); rArr1tb.Text = reader.ReadInt16().ToString(); rArr2tb.Text = reader.ReadInt16().ToString(); //STRUCT _client.Read(_myStructHand, rStream); rStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); rStruct1tb.Text = reader.ReadBoolean().ToString(); //因为struct中每个成员的数据类型不一样， //系统默认将读到的每个成员以成员中长度最长的位数存储在stream中 //如此处的结构体中成员长度最长的数据类型为Double(对于倍福中的LREAL),占8位 //所以需将stream向后移动8位 rStream.Seek(8, System.IO.SeekOrigin.Begin); rStruct2tb.Text = reader.ReadDouble().ToString(); //STRING _client.Read(_myStringHand, rStream); rStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); rStrtb.Text = reader.ReadPlcString(81, Encoding.Default); //WSTRING _client.Read(_myWstringHand, rStream); rStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); //在倍福那边将WSTRING定义成UTF8格式的STRING，C#中以byte[]形式读取，然后以UTF8编码 rWstrtb.Text = Encoding.UTF8.GetString(reader.ReadBytes(81)); //写 AdsStream wStream = new AdsStream(100); AdsBinaryWriter writer = new AdsBinaryWriter(wStream); //INT  wStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); writer.Write(short.Parse(wInttb.Text)); _client.Write(_myIntHand, wStream, 0, 2); //BOOL wStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); writer.Write(Boolean.Parse(wBooltb.Text));  _client.Write(_myBoolHand, wStream, 0, 1); //ARRAY wStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); writer.Write(Int16.Parse(wArr0tb.Text)); writer.Write(Int16.Parse(wArr1tb.Text)); writer.Write(Int16.Parse(wArr2tb.Text)); _client.Write(_myArrayHand, wStream, 0, 6); //STRUCT wStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); writer.Write(Boolean.Parse(wStruct1tb.Text)); byte[] tempBytes = new byte[] { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0 }; //占位，使得BOOL和Double都占位8个 writer.Write(tempBytes); writer.Write(Double.Parse(wStruct2tb.Text)); _client.Write(_myStructHand, wStream, 0, 16); //STRING wStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); byte[] tempBytes1 = Encoding.Default.GetBytes(wStrtb.Text); writer.Write(tempBytes1); _client.Write(_myStringHand, wStream, 0, 81); //WSTRING wStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); byte[] tempBytes2 = Encoding.UTF8.GetBytes(wWstrtb.Text); writer.Write(tempBytes2); _client.Write(_myWstringHand, wStream, 0, 81); 

4. 注意事项

• WSTRING的读写
  WSTRING是TC3中的变量，主要用于存放中文字符，其详细介绍请参考博文：
  BECKHOFF TwinCAT3 常见问题2

  值得注意的是，如果在C#中直接将WSTING通过string字符串的形式进行读写，会存在乱码问题，此问题的具体解决方案如下:

  step1:
  在TC3中将带中文的字符的变量命名为UTF-8编码规则下的STRING型；如：

 {attribute 'TcEncoding':='UTF-8'}      Date_wstring:     STRING:=wsLiteral_TO_UTF8("大帅小平制作");

{attribute ‘TcEncoding’:=‘UTF-8’} 的用法参照：https://infosys.beckhoff.com/english.php?content=…/content/1033/tc3_plc_intro/5873680907.html&id=6249601214176997827
如需深入了解Unicode/UTF-8/UTF-16等解码编码问题可参考博文：
从字节理解Unicode（UTF8/UTF16)

step2:
在C#中接收string，然后用UTF-8进行编码，如下：

//Write方法 AdsStream rStream = new AdsStream(100); AdsBinaryReader reader = new AdsBinaryReader(rStream); _client.Read(_myWstringHand, rStream); rStream.Seek(0, System.IO.SeekOrigin.Begin); //在倍福那边将WSTRING定义成UTF8格式的STRING，C#中以byte[]形式读取，然后以UTF8编码 rWstrtb.Text = Encoding.UTF8.GetString(reader.ReadBytes(81));

关于此处，本人也尝试用WriteAny进行实现，但是总会遇到编码解码不完全，或者写入TC3时覆盖不完全等问题，所以弃用了WriteAny方法，如有读者利用WriteAny测试成功，还请留言指点（抱拳）。

• TC3与C#变量类型对应关系
  

5. 完整工程项目文件

链接：https://pan.baidu.com/s/12ly_fzMBRk7I5DQUUQTV6Q
提取码：aihx

后记：笔者才疏学浅，如有错误，望读者指正。