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版本：3.1

PlcBridge Modbus 集成指南

定义​

命名空间：TouchSocketPro.PlcBridges
命名空间：TouchSocketPro.Modbus
程序集：TouchSocketPro.PlcBridges.dll
程序集：TouchSocketPro.Modbus.dll

一、说明​

TouchSocket PLC Bridge 提供了强大的工业自动化设备集成能力，尤其适合处理多协议、多设备的复杂场景。本指南将结合示例代码，详细说明如何使用 PLC Bridge 整合 Modbus TCP、UDP 和串口设备，创建一个统一的设备访问接口。

二、核心优势​

  1. 统一访问接口：通过单一API访问多种Modbus设备（TCP/UDP/串口）
  2. 智能数据映射：将不同设备的寄存器地址映射到统一的虚拟地址空间
  3. 高性能处理：自动合并读写请求，优化通信效率
  4. 类型安全访问：支持复杂数据类型（long, float等）的自动转换
  5. 可扩展架构：轻松添加新设备或调整配置

三、准备工作​

3.1 硬件环境​

  • Modbus TCP 设备（端口502）
  • Modbus UDP 设备（端口503）
  • Modbus 串口设备（COM2）
  • 安装 Modbus 设备模拟器

四、设备桥接实现步骤​

4.1 初始化 PLC Bridge 服务​

var plcBridge = new PlcBridgeService();
await plcBridge.SetupAsync(new TouchSocketConfig());

4.2 配置 Modbus TCP 设备桥接​

// 连接 TCP Modbus 设备
var modbusTcpMaster = new ModbusTcpMaster();
await modbusTcpMaster.ConnectAsync("127.0.0.1:502");

// 映射第一个寄存器区段 (0-20)
var plcDrive1 = new MyModbusHoldingRegistersDrive(modbusTcpMaster, new ModbusDriveOption()
{
    Start = 0,       // 虚拟起始地址
    Count = 20,      // 寄存器数量
    //Group = "Group", // 执行组（同组设备串行操作）
    Name = "TcpDevice1",
    SlaveId = 1,     // Modbus 从站ID
    ModbusStart = 0  // 物理设备起始地址
});
await plcBridge.AddDriveAsync(plcDrive1);

// 映射第二个寄存器区段 (50-70)
var plcDrive2 = new MyModbusHoldingRegistersDrive(modbusTcpMaster, new ModbusDriveOption()
{
    Start = 20,      // 下一个虚拟起始地址
    Count = 20,
    //Group = "Group",
    Name = "TcpDevice2",
    SlaveId = 1,
    ModbusStart = 50 // 物理设备偏移地址
});
await plcBridge.AddDriveAsync(plcDrive2);

4.3 配置 Modbus UDP 设备桥接​

var modbusUdpMaster = new ModbusUdpMaster();
await modbusUdpMaster.SetupAsync(new TouchSocketConfig()
     .UseUdpReceive()
     .SetRemoteIPHost("127.0.0.1:503"));
await modbusUdpMaster.StartAsync();

var plcDrive3 = new MyModbusHoldingRegistersDrive(modbusUdpMaster, new ModbusDriveOption()
{
    Start = 40,      // 虚拟地址偏移
    Count = 20,
    //Group = "Group",
    Name = "UdpDevice1",
    SlaveId = 1,
    ModbusStart = 10 // 物理设备起始地址
});
await plcBridge.AddDriveAsync(plcDrive3);

4.4 配置 Modbus 串口设备桥接​

var modbusRtuMaster = new ModbusRtuMaster();
await modbusRtuMaster.SetupAsync(new TouchSocketConfig()
     .SetSerialPortOption(new SerialPortOption()
     {
         BaudRate = 9600,
         DataBits = 8,
         Parity = System.IO.Ports.Parity.Even,
         PortName = "COM2",
         StopBits = System.IO.Ports.StopBits.One
     }));
await modbusRtuMaster.ConnectAsync();

var plcDrive4 = new MyModbusHoldingRegistersDrive(modbusRtuMaster, new ModbusDriveOption()
{
    Start = 60,      // 虚拟地址偏移
    Count = 20,
    //Group = "Group",
    Name = "SerialDevice1",
    SlaveId = 1,
    ModbusStart = 20 // 物理设备起始地址
});
await plcBridge.AddDriveAsync(plcDrive4);

4.5 启动桥接服务​

await plcBridge.StartAsync();

五、创建统一访问接口​

5.1 定义 PLC 数据对象​

partial class MyPlcObject : PlcObject
{
    public MyPlcObject(IPlcBridgeService bridgeService) : base(bridgeService)
    {
    }

    // 以 short 类型访问所有寄存器 (0-79)
    [PlcField<short>(Start = 0, Quantity = 80)]
    private ReadOnlyMemory<short> m_allInt16Data;

    // 以 long 类型访问寄存器 (每4个寄存器合并为1个long)
    [PlcField<short>(Start = 0, Quantity = 20)]
    private ReadOnlyMemory<long> m_allInt64Data;

    // 访问特定 long 数据 (地址59-62)
    [PlcField<short>(Start = 59)]
    private long m_int64Data;
}

5.2 使用 PLC 数据对象​

// 创建PLC数据访问对象
MyPlcObject myPlcObject = new MyPlcObject(plcBridge);

// 写入long数据
var setInt64Result = await myPlcObject.SetInt64DataAsync(1000);
Console.WriteLine($"写入Int64结果: {setInt64Result}");

// 读取long数据
var readInt64Result = await myPlcObject.GetInt64DataAsync();
Console.WriteLine($"读取Int64结果: {readInt64Result}");

// 批量写入short数据
var data = Enumerable.Range(1, 80).Select(i => (short)i).ToArray();
var setAllInt16Result = await myPlcObject.SetAllInt16DataAsync(data);

// 批量读取short数据
var readAllInt16Result = await myPlcObject.GetAllInt16DataAsync();

// 批量读取long数据
var readAllInt64Result = await myPlcObject.GetAllInt64DataAsync();

六、自定义驱动器实现​

class MyModbusHoldingRegistersDrive : ModbusHoldingRegistersDrive
{
    public MyModbusHoldingRegistersDrive(IModbusMaster master, ModbusDriveOption option) 
        : base(master, option)
    {
    }

    // 自定义读取操作（添加日志等）
    protected override async Task<Result> ExecuteReadAsync(
        ExecuteReadableValue<short> readableValue, 
        CancellationToken token)
    {
        var result = await base.ExecuteReadAsync(readableValue, token);
        Console.WriteLine($"设备类型={this.Master.GetType().Name}，读取地址={readableValue.Start + this.ModbusStart}，长度={readableValue.Count}，结果：{result.ToJsonString()}");
        return result;
    }

    // 自定义写入操作
    protected override async Task<Result> ExecuteWriteAsync(
        WritableValue<short> writableValue, 
        CancellationToken token)
    {
        var result = await base.ExecuteWriteAsync(writableValue, token);
        Console.WriteLine($"设备类型={this.Master.GetType().Name}，写入地址={writableValue.Start + this.ModbusStart}，长度={writableValue.Count}，结果：{result.ToJsonString()}");
        return result;
    }
}

七、执行流程​

7.1 初始化阶段​

  • 创建 PLC Bridge 服务
  • 配置并添加各设备驱动器
  • 启动桥接服务

7.2 数据访问阶段​

  • 通过统一接口读写数据
  • PLC Bridge 自动处理：
    • 地址映射转换
    • 请求合并优化
    • 数据类型转换
    • 多设备协同

7.3 资源释放​

await plcBridge.StopAsync();
await modbusTcpMaster.CloseAsync();
await modbusUdpMaster.StopAsync();
await modbusRtuMaster.CloseAsync();
// ...释放其他资源

八、典型应用场景​

  1. 跨设备数据采集：同时从不同协议的设备读取数据
  2. 集中控制：通过单一接口控制多个设备
  3. 数据聚合：将不同设备的数据合并处理
  4. 协议转换：将不同协议统一为标准接口
  5. 设备热插拔：动态添加/移除设备不影响系统运行

九、性能优化建议​

  1. 分组策略：对实时性要求高的设备使用独立组
  2. 批量处理：使用ReadOnlyMemory进行批量读写
  3. 地址规划：将相邻地址分配到同一设备驱动器
  4. 缓存机制：对低频变化数据实现读取缓存
  5. 连接复用：同协议设备共享Master连接

十、总结​

TouchSocket PLC Bridge 通过：

  1. 统一访问层 抽象底层设备差异
  2. 智能地址映射 简化多设备协同
  3. 自动优化 提升通信效率
  4. 强类型接口 保证数据一致性
  5. 可扩展架构 支持灵活定制

解决了工业自动化中多协议设备集成的核心挑战，是构建复杂工业控制系统的理想选择。

十一、本文示例​

ModbusPlcBridgeConsoleApp

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最后由 若汝棋茗 于 更新