C# HSL 与欧姆龙 CIP 协议（EtherNet/IP）的详细通信

一、CIP 协议与 HSL 的关系

1. CIP 协议是什么？

CIP 协议 的全称是 Common Industrial Protocol（通用工业协议） ，是一种面向工业自动化领域的开放、多厂商兼容 的应用层通信协议，由 ODVA（Open DeviceNet Vendors Association）组织管理和维护。它的核心目标是实现工业设备之间的无缝数据交互，涵盖控制、配置、诊断等全生命周期功能。

CIP 协议的核心特点

1.多网络适配性

CIP 是一个与底层物理网络无关的应用层协议，可以运行在多种工业网络上，形成不同的工业总线标准，典型包括：

• EtherNet/IP：基于以太网的工业协议，是目前工业自动化领域应用最广泛的 CIP 衍生协议。
• DeviceNet：基于 CAN 总线的底层设备通信协议，常用于连接传感器、执行器等现场设备。
• ControlNet：用于控制器与 I/O 模块、人机界面（HMI）等的高速实时通信。
• CompoNet：适用于低成本、小规模设备的通信网络。

2.对象导向架构

CIP 采用对象模型 来描述工业设备的功能，每台设备都被抽象为一系列标准化的对象（如电机对象、开关量输入对象、参数对象等），每个对象包含：

• 属性：设备的参数或状态（如电机转速、输入点状态）。
• 服务：对属性的操作（如读取转速、修改参数、复位设备）。这种架构让不同厂商的设备可以用统一的方式被访问和控制，极大提升了兼容性。

3.支持多种通信类型

• I/O 消息：实时性要求高的短数据通信，用于控制器与现场设备的周期性数据交换（如传感器数据上传、执行器指令下发）。

• 显式消息：非周期性的长数据通信，用于设备配置、诊断、参数读写等（如修改 PLC 的程序参数、读取设备故障代码）。

4.开放与多厂商兼容

协议规范完全开放，任何厂商都可以申请加入 ODVA 并获得协议授权，生产符合 CIP 标准的设备。这意味着不同品牌的 PLC、传感器、HMI 可以在同一网络中通信，无需专属驱动。

2. HSL 如何实现 CIP 通信？

HSL 的OmronCipNet类封装了 CIP 协议的底层细节（报文封装、会话管理、数据解析），上位机只需调用Write/Read等方法即可完成通信，无需手动处理 CIP 报文。

二、欧姆龙 CIP 通信的核心规则

1. 地址格式（与 PLC 寄存器对应）

|---------------------------------|----------------|-------------------|--------------------------|
| 寄存器类型 | 地址格式示例 | 数据宽度 | HSL 支持的 C# 类型 |
| |---------|---| | 数据寄存器 D | | | D100、D100.0（位） | 16 位 / 位 | short、int、float、string 等 |
| 全局寄存器 G | G200 | 16 位 | 同 D |
| 链接寄存器 B | B50 | 16 位 | 同 D |
| |-------|---| | 累加器 A | | | A1 | 32 位 | int、float 等 |
| 计数器 C | C10 | 16 位 | short |
| 定时器 T | |----| | T5 | | |------| | 16 位 | | |-------| | short | |

2. 通信前提（必须配置）

• PLC 端：
  1. 启用 EtherNet/IP 协议（在 PLC 编程软件 CX-Programmer/NX Navigator 中开启）；
  2. 配置 PLC 的 IP 地址（如192.168.1.100）、子网掩码、网关；
  3. 确认 PLC 的槽位号（Slot） ：NJ/NX 系列默认0，CJ2 系列默认1。

• 上位机端：
  1. 引用HslCommunication包（NuGet 安装：Install-Package HslCommunication）；
  2. 确保上位机与 PLC 在同一网段，或网络互通。

三、完整可运行案例（分场景）

以下案例基于欧姆龙 NJ501-1300 PLC （IP：192.168.1.100，Slot：0），可直接复制运行。

场景 1：基础数据读写（D 寄存器）

功能：写 / 读 D100（16 位）、D101（32 位 float）

using System;
using HslCommunication.Profinet.Omron;
using HslCommunication;

class OmronCipDemo
{
    static void Main(string[] args)
    {
        // 1. 创建CIP通信对象
        OmronCipNet plc = new OmronCipNet();
        plc.Slot = 0; // PLC槽位号（NJ/NX填0，CJ2填1）
        plc.CommunicationPipe = new HslCommunication.Core.Pipe.PipeTcpNet(
            "192.168.1.100", // PLC的IP地址
            44818            // CIP协议默认端口
        )
        {
            ConnectTimeOut = 5000,  // 连接超时5秒
            ReceiveTimeOut = 10000  // 接收超时10秒
        };

        // 2. 连接PLC（可选，HSL会自动连接）
        OperateResult connectResult = plc.ConnectServer();
        if (!connectResult.IsSuccess)
        {
            Console.WriteLine($"连接PLC失败：{connectResult.Message}");
            Console.ReadKey();
            return;
        }
        Console.WriteLine("连接PLC成功！");


        // -------------------------- 写操作 --------------------------
        // 2.1 写16位short到D100（占1个D寄存器）
        short d100Value = 12345;
        OperateResult writeD100 = plc.Write("D100", d100Value);
        if (writeD100.IsSuccess)
            Console.WriteLine($"写D100成功，值：{d100Value}");
        else
            Console.WriteLine($"写D100失败：{writeD100.Message}");

        // 2.2 写32位float到D101（占D101+D102两个寄存器）
        float d101Value = 123.456f;
        OperateResult writeD101 = plc.Write("D101", d101Value);
        if (writeD101.IsSuccess)
            Console.WriteLine($"写D101成功，值：{d101Value}");
        else
            Console.WriteLine($"写D101失败：{writeD101.Message}");


        // -------------------------- 读操作 --------------------------
        // 3.1 读D100的16位short
        OperateResult<short> readD100 = plc.ReadInt16("D100");
        if (readD100.IsSuccess)
            Console.WriteLine($"读D100成功，值：{readD100.Content}");
        else
            Console.WriteLine($"读D100失败：{readD100.Message}");

        // 3.2 读D101的32位float
        OperateResult<float> readD101 = plc.ReadFloat("D101");
        if (readD101.IsSuccess)
            Console.WriteLine($"读D101成功，值：{readD101.Content}");
        else
            Console.WriteLine($"读D101失败：{readD101.Message}");


        // 4. 断开连接
        plc.ConnectClose();
        Console.WriteLine("已断开与PLC的连接");
        Console.ReadKey();
    }
}

场景 2：位操作（D 寄存器的某一位）

功能：写 / 读 D100 的第 5 位（D100.5）

// （接场景1的PLC对象）
// 写D100.5为True
OperateResult writeBit = plc.Write("D100.5", true);
if (writeBit.IsSuccess)
    Console.WriteLine("写D100.5为True成功");
else
    Console.WriteLine($"写D100.5失败：{writeBit.Message}");

// 读D100.5的状态
OperateResult<bool> readBit = plc.ReadBool("D100.5");
if (readBit.IsSuccess)
    Console.WriteLine($"读D100.5成功，值：{readBit.Content}");
else
    Console.WriteLine($"读D100.5失败：{readBit.Message}");

场景 3：字符串读写

功能：写 ASCII 字符串到 D200，读回验证

// （接场景1的PLC对象）
// 写字符串"HelloOmron"到D200（占5个D寄存器：200-204，每个D存2个字符）
string strValue = "HelloOmron";
OperateResult writeStr = plc.Write("D200", strValue);
if (writeStr.IsSuccess)
    Console.WriteLine($"写字符串到D200成功，值：{strValue}");
else
    Console.WriteLine($"写字符串失败：{writeStr.Message}");

// 读D200开始的10个字符（占5个D寄存器）
OperateResult<string> readStr = plc.ReadString("D200", 10, System.Text.Encoding.ASCII);
if (readStr.IsSuccess)
    Console.WriteLine($"读字符串成功，值：{readStr.Content}");
else
    Console.WriteLine($"读字符串失败：{readStr.Message}");

场景 4：批量读写多个寄存器

功能：批量读 D300-D302 的 3 个 short，批量写 D303-D305 的 3 个 short

// （接场景1的PLC对象）
// 批量读D300-D302的3个short
OperateResult<short[]> readBatch = plc.ReadInt16("D300", 3);
if (readBatch.IsSuccess)
{
    Console.WriteLine("批量读D300-D302成功：");
    for (int i = 0; i < readBatch.Content.Length; i++)
    {
        Console.WriteLine($"D{300+i}：{readBatch.Content[i]}");
    }
}
else
{
    Console.WriteLine($"批量读失败：{readBatch.Message}");
}

// 批量写D303-D305为[666,777,888]
short[] writeBatchValues = new short[] { 666, 777, 888 };
OperateResult writeBatch = plc.Write("D303", writeBatchValues);
if (writeBatch.IsSuccess)
    Console.WriteLine("批量写D303-D305成功");
else
    Console.WriteLine($"批量写失败：{writeBatch.Message}");

四、常见问题与排查

1.连接失败：

• 检查 PLC IP 是否正确、网络是否互通（ping PLC IP）；
• 确认 PLC 的 EtherNet/IP 协议已启用；
• 槽位号是否正确（NJ/NX 填 0，CJ2 填 1）。

2.读写失败：

• 地址格式是否正确（如 D100 而非 D100a）；
• PLC 的寄存器是否被其他程序占用；
• 数据类型宽度是否匹配（如写 float 必须占 2 个 16 位寄存器）。

3.数据不一致：

• 检查 HSL 的字节序（默认大端，欧姆龙 PLC 默认大端，无需修改）；
• 确认读写的寄存器地址范围无重叠。

另外要理解代码中MES_STRING/MES_BitToPC这类 "自定义名称地址" 和之前讲的Dxxx数字地址的区别，核心是欧姆龙 PLC 的 "符号地址（别名）" 机制------ 这是工业项目中标准化、易维护的核心写法。

  /// <summary>
        /// HightPot位数据地址
        /// </summary>
        public static string HipotRealAddress = "MES_Hipot";
        public static float[] MES_Hipot = new float[10];
        //10个字符串数组
        public static string ToPlc_BatchBarcodeAddress = "MES_WINDING_STRING";
        public static string[] ToPlc_MaterialBarcode = new string[10];

        //10个物料码字符串数组
        public static string Plc_BarcodeAddress = "MES_STRING";
        public static string[] MES_STRING = new string[10] { "1", "2", "3", "4", "5", "6", "7", "8", "9", "10" };


        public static string MES_CcdFilePATH_Address = "MES_CcdFilePath_STRING";
        public static string MES_CcdFilePATH_STRING = "";

        /// <summary>
        /// 因为Bit 是按照16位int类型来访问的，数组最好定义成16的整数倍来访问
        /// </summary>
        public static string BitInPut_StartAddress = "Mes_Alarm";
        public static bool[] WindingPlcAlarm = new bool[640];
        /// <summary>
        /// 从PLC获取交互信号
        /// </summary>
        public static string BitFrPlc_StartAddress = "MES_BitToPC";
        public static IoStatus[] WindingPlcBitInPut = new IoStatus[64];


        /// <summary>
        /// PC给PLC的交互信号
        /// </summary>
        public static string BitOutPut_StartAddress = "MES_BitFromPC";
        public static IoStatus[] WindingPlcBitOutPut = new IoStatus[64];
        public static bool[] WindingPlcBitOut = new bool[64];




  public static bool ReadWritePLC()
        {
            bool successflag = false;
            if (WindPLC != null)
            {
                bool[] readin_Bool = null;
                bool[] readin_Alarm = null;
                Single[] WindingFloat_Temp1 = null;
                Single[] WindingFloat_Temp2 = null;
                try
                { 
                    readin_Bool = WindPLC.ReadBool(BitFrPlc_StartAddress + "[0]", 32).Content;
                    readin_Alarm = WindPLC.ReadBool(BitInPut_StartAddress + "[0]", 640).Content;

                    WindingFloat_Temp1 = WindPLC.ReadFloat(MesReal + "[0]", 144).Content;
                    WindingFloat_Temp2 = WindPLC.ReadFloat(MesReal2 + "[0]", 144).Content;
                    string WindingBarcode_Temp_1 = WindPLC.ReadString(Plc_BarcodeAddress + "[0]").Content;
                    string WindingBarcode_Temp_2 = WindPLC.ReadString(Plc_BarcodeAddress + "[1]").Content;
                    string WindingBarcode_Temp_3 = WindPLC.ReadString(Plc_BarcodeAddress + "[2]").Content;
                    string WindingBarcode_Temp_4 = WindPLC.ReadString(Plc_BarcodeAddress + "[3]").Content;
                    string WindingBarcode_Temp_5 = WindPLC.ReadString(Plc_BarcodeAddress + "[4]").Content;
                    string WindingBarcode_Temp_6 = WindPLC.ReadString(Plc_BarcodeAddress + "[5]").Content;
                    string MES_CcdFilePATH_STRING_Temp = WindPLC.ReadString(MES_CcdFilePATH_Address).Content;
                    
                    Single[] WindingFloat_New_Add = WindPLC.ReadFloat(MesData + "[0]", 40).Content;
                    if (WindingFloat_New_Add != null)
                    {
                        Copy(WindingFloat_New_Add, MES_Data);
                    }
                   
                    if (readin_Bool != null && readin_Alarm != null && WindingFloat_Temp1 != null && WindingFloat_Temp2 != null)//&& readout_Bool!=null
                    {
                        //解码BOOL数组,放入PlcIn数组中。2021.5.13
                        DecodeIn(readin_Bool);
                        //解析报警信号
                        SendToAlarm(readin_Alarm);
                        //CCD数据保存到采集值
                        Copy(WindingFloat_Temp1, MES_REAL);
                        Copy(WindingFloat_Temp2, MES_REAL2);

                        MES_STRING[0] = WindingBarcode_Temp_1;
                        MES_STRING[1] = WindingBarcode_Temp_2;
                        MES_STRING[2] = WindingBarcode_Temp_3;
                        MES_STRING[3] = WindingBarcode_Temp_4;
                        MES_STRING[4] = WindingBarcode_Temp_5;
                        MES_STRING[5] = WindingBarcode_Temp_6;
                        MES_CcdFilePATH_STRING = MES_CcdFilePATH_STRING_Temp;

                        //获取输出变量,放入BOOL数组中。2021.5.13
                        bool[] OutBoolArray = EncodeOut();
                       
                        //当前Cip的这个控件并不支持批量写入的功能。
                        // var res = WindPLC.Write(BitOutPut_StartAddress+"[0]", OutBoolArray);
                        // 打印 MES_BitFromPC[3] 的状态
                        bool res = WriteBool_Array(BitOutPut_StartAddress, OutBoolArray);
                      
                        if (res == true)
                        {
                            successflag = true;
                        }
                        else
                        {
                            successflag = false;
                        }

                        Thread.Sleep(10);
                    }
                    else
                    {
                        successflag = false;                      
                    }
                }
                catch (Exception ex)
                {
                    successflag = false;
                    Logs.Error($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss}] ReadWritePLC执行异常: {ex.Message} | 堆栈信息: {ex.StackTrace}");
                }            
            }
            else
            {
                successflag = false;
               Logs.Error($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss}] WindPLC对象为null，无法执行读写");
            }

          
            if (successflag == false)
            {
                showAction?.Invoke($"读写IP:{WindingIP},端口号:{WindingPort} PLC出现异常:", false);
                Logs.Error($"[{DateTime.Now:HH:mm:ss}] 读写IP:{WindingIP},端口号:{WindingPort} PLC出现异常:");
            }
             return successflag;
        }

一、核心本质：数字地址 vs 符号地址（别名）

|------|------------------------|-------------------|---------------|
| 类型 | | 示例 | |----| | | 本质 | |----| | 适用场景 |
| 数字地址 | D100、D200.5、B50 | PLC 寄存器的 "物理地址" | 快速测试、简单项目 |
| 符号地址 | MES_STRING、MES_BitToPC | 给物理地址起的 "别名 / 标签" | 工业项目（易维护、易理解） |

代码中的MES_STRING/MES_BitToPC并非 "新的寄存器类型"，而是PLC 工程师在 PLC 编程软件中给Dxxx等数字地址定义的 "符号别名" ------ 比如：

• PLC 里配置：MES_STRING = D500（字符串起始地址）；
• PLC 里配置：MES_BitToPC = D600（BOOL 数组起始地址）；
• 上位机用MES_STRING访问，本质还是访问D500，只是不用记数字，直接按 "业务含义" 读写。

二、为什么工业项目要用符号地址（核心原因）

作为上位机开发者，你会发现这类命名的核心优势：

1.见名知意，降低维护成本：

• 写MES_BitToPC（PLC 给 PC 的交互信号），比写D600更容易理解业务含义；
• 写Mes_Alarm（报警信号），比写D700更直观，新人接手不用查 "D700 是干啥的"。

2.地址变更无需改代码：

• 若 PLC 工程师调整物理地址（比如MES_STRING从D500改成D800），只需在 PLC 侧修改别名映射，上位机代码不用动；
• 若用数字地址，改D500为D800需要全代码替换，极易漏改。

3.标准化管理：

工业项目中会把 "交互信号、报警、条码、CCD 路径" 等按业务分类命名，比如：

• MES_BitFromPC：PC 给 PLC 的控制信号；
• MES_CcdFilePath_STRING：CCD 文件路径字符串；
• Mes_Alarm：报警 BOOL 数组；
• 所有上位机 / PLC 工程师按统一别名开发，避免地址冲突。

三、代码中符号地址的解析逻辑（HSL + 欧姆龙 CIP）

HSL 的OmronConnectedCipNet/OmronCipNet类原生支持欧姆龙的符号地址解析，核心流程：

1.PLC 侧：工程师在 CX-Programmer/NX Works 中，给Dxxx/Gxxx等物理地址创建 "符号表"，比如：

|------------------------|-------------------|-----------------------------------|
| 符号名 | 物理地址 | 数据类型 |
| MES_STRING | |------| | D500 | | |--------------| | STRING（10 字） | |
| MES_BitToPC | |------| | D600 | | |------------| | BOOL[32] | |
| Mes_Alarm | D700 | |-------------| | BOOL[640] | |
| MES_CcdFilePath_STRING | |------| | D800 | | |--------------| | STRING（20 字） | |

2.上位机侧：HSL 通过 CIP 协议向 PLC 发送 "符号名查询请求"，PLC 返回该符号对应的物理地址；

1. HSL 自动按物理地址读写数据，对外表现为 "直接用符号名访问"。

四、代码中关键符号地址的业务含义

|------------------------|-------------------------------------------|-----------------|
| 符号地址 | | 代码中的用途 | |--------| | 对应物理地址类型 |
| MES_STRING | 存储 6 个条码字符串（WindingBarcode_Temp_1~6） | D 寄存器（字符串数组） |
| MES_CcdFilePath_STRING | 存储 CCD 文件路径字符串 | D 寄存器（单个字符串） |
| Mes_Alarm | 存储 640 个报警 BOOL 信号（readin_Alarm 数组） | D 寄存器（BOOL 数组） |
| MES_BitToPC | 存储 32 个 PLC 给 PC 的交互 BOOL 信号（readin_Bool） | D 寄存器（BOOL 数组） |
| MES_BitFromPC | PC 给 PLC 的 64 个控制 BOOL 信号（OutBoolArray） | D 寄存器（BOOL 数组） |
| MES_REAL/MesReal | 存储 144 个浮点型 CCD 采集数据 | D 寄存器（float 数组） |
| MES_Data/MesData | 存储 40 个新增浮点型数据 | D 寄存器（float 数组） |

五、关键细节：符号地址的偏移写法（[0]/[1]）

代码中MES_STRING[0]/MES_STRING[1]不是 "数组下标"，而是HSL 的 "偏移访问" 规则：

• MES_STRING[0]：从MES_STRING对应的物理地址（如 D500）开始，取第 1 个字符串；
• MES_STRING[1]：从MES_STRING的物理地址 + 字符串长度偏移，取第 2 个字符串；
• 同理：Mes_Alarm[0]表示从Mes_Alarm起始地址取 640 个 BOOL，MesReal[0]表示从MesReal起始地址取 144 个 float。

六、上位机开发的实操注意事项

1.获取符号表：

必须向 PLC 工程师索要《PLC 符号地址表》，表中会标注：

✅ 符号名（如 MES_STRING）；

✅ 对应物理地址（如 D500）；

✅ 数据类型 / 长度（如 STRING [20]、BOOL [640]、FLOAT [144]）；

• 没有符号表，无法确认MES_STRING对应哪个Dxxx，也无法排查地址错误。

2.HSL 支持符号地址的前提：

• PLC 侧必须启用 "符号地址访问权限"（CX-Programmer 中配置）；
• 欧姆龙 CIP 协议（EtherNet/IP）原生支持符号地址，OmronConnectedCipNet/OmronCipNet无需额外配置，直接用符号名读写即可。

3.和数字地址的兼容：

• 若临时测试，可直接把代码中的MES_STRING替换为对应的物理地址（如D500），读写效果完全一致；
• 比如：WindPLC.ReadString("MES_STRING[0]") ≈ WindPLC.ReadString("D500", 20, Encoding.ASCII)（20 为字符串长度）。

七、举例：符号地址和数字地址的等价替换

假设 PLC 符号表配置：MES_STRING = D500（每个字符串占 10 个 D 寄存器），则：

// 符号地址写法（代码中的写法）
string barcode1 = WindPLC.ReadString("MES_STRING[0]").Content; // 读D500开始的字符串
string barcode2 = WindPLC.ReadString("MES_STRING[1]").Content; // 读D510开始的字符串

// 等价的数字地址写法
string barcode1 = WindPLC.ReadString("D500", 20, Encoding.ASCII).Content; // 20字符=10个D寄存器
string barcode2 = WindPLC.ReadString("D510", 20, Encoding.ASCII).Content;