C#开发PLC控制系统：串口通信在工业自动化中的应用

在工业自动化领域，PLC（可编程逻辑控制器）是最常见的控制设备之一，用于自动化控制、数据采集、生产线监控等。为了实现计算机系统与PLC之间的通信，串口通信（RS232/RS485）依然是最为常用的方式，尤其是在传统工业控制环境中。通过串口，C# 程序可以高效地与PLC进行数据交换、状态监控和设备控制。

本文将探讨如何使用 C# 进行 串口通信，与 PLC 实现控制系统开发，展示如何通过 Modbus RTU 协议 在工业自动化系统中实现数据传输和控制功能。

1. 串口通信基础概念

1.1 串口通信概述

串口通信（Serial Communication）是指通过一对电缆的两端传输数据的通信方式。它广泛应用于计算机与外部设备之间的数据交换。在工业控制中，常见的串口通信标准有 RS232 和 RS485，两者都是用于点对点或者多点的通信。

RS232：适用于短距离通信，常用于计算机和PLC之间的数据传输，最大传输距离通常为15米。
RS485：支持长距离和多设备通信，广泛应用于远程工业控制系统，传输距离可达到1200米。

1.2 串口通信的工作原理

串口通信通过逐位传输数据的方式，将数据从发送端传输到接收端。数据在传输过程中会通过特定的 协议 进行编码和校验。常见的串口通信协议有 Modbus RTU、Modbus ASCII 和 Profibus 等，其中 Modbus RTU 是工业控制中最常见的协议。

2. C#串口通信基础操作

C# 提供了丰富的串口操作功能，借助 System.IO.Ports.SerialPort 类，可以实现串口的打开、关闭、读取和写入操作。

2.1 使用 SerialPort 类进行串口操作

SerialPort 类提供了串口设备的各种操作功能，包括设置串口参数、打开和关闭串口、发送和接收数据等。

以下是一个串口通信的简单示例：

using System;
using System.IO.Ports;

public class PlcSerialCommunication
{
   
   
            
    private SerialPort _serialPort;

    // 构造函数，初始化串口通信
    public PlcSerialCommunication(string portName, int baudRate = 9600)
    {
   
   
            
        _serialPort = new SerialPort
        {
   
   
            
            PortName = portName,      // 设置串口名称（如 COM1、COM2）
            BaudRate = baudRate,      // 设置波特率
            Parity = Parity.None,     // 设置校验位
            DataBits = 8,             // 设置数据位
            StopBits = StopBits.One,  // 设置停止位
            Handshake = Handshake.None // 设置流控制
        };

        _serialPort.DataReceived += SerialPort_DataReceived; // 设置接收数据事件
    }

    // 打开串口
    public void Open()
    {
   
   
            
        if (!_serialPort.IsOpen)
        {
   
   
            
            _serialPort.Open();
            Console.WriteLine("串口连接已打开");
        }
        else
        {
   
   
            
            Console.WriteLine("串口已经打开")