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# WorkpieceHole 工件孔定位 - Modbus TCP 通信协议
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## 1. 系统架构
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┌─────────────────┐ Modbus TCP ┌─────────────────────┐
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│ │◄────────────────────►│ │
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│ 3D视觉系统 │ 192.168.0.88 │ 汇川PLC-easy320 │
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│ (Modbus客户端) │ :502 │ (Modbus服务端) │
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│ │ │ │
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└─────────────────┘ └─────────────────────┘
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```
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## 2. 网络配置
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| 设备 | IP地址 | 端口 | 角色 |
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|------|--------|------|------|
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| 3D视觉系统 | - | - | Modbus TCP 客户端 |
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| 汇川PLC-easy320 | 192.168.0.88 | 502 | Modbus TCP 服务端 |
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## 3. 地址映射规则
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汇川PLC D寄存器与Modbus保持寄存器地址映射关系：
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代码协议地址 = D寄存器地址 + 1
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示例：
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D1000 -> 代码协议地址 1001
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D1002 -> 代码协议地址 1003
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D2000 -> 代码协议地址 2001
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## 4. 寄存器地址定义
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### 4.1 控制寄存器
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| PLC寄存器 | 代码协议地址 | 类型 | 读/写 | 说明 |
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|-----------|------------|------|-------|------|
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| D1000 | 1001 | uint16 | R/W | 拍照请求标志（1=请求拍照） |
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| D1002 | 1003 | uint16 | W | 数据输出完成标志（1=完成） |
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### 4.2 坐标数据寄存器（D2000开始，最多10个点）
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每个点包含6个float值（X, Y, Z, Pitch, Roll, Yaw），每个float占用2个寄存器（大端序），共12个寄存器/点。
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| 点序号 | PLC寄存器范围 | 代码协议地址范围 | 说明 |
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|--------|--------------|-----------------|------|
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| 点0 | D2000-D2011 | 2001-2012 | 第1个点坐标 |
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| 点1 | D2012-D2023 | 2013-2024 | 第2个点坐标 |
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| 点2 | D2024-D2035 | 2025-2036 | 第3个点坐标 |
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| 点3 | D2036-D2047 | 2037-2048 | 第4个点坐标 |
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| 点4 | D2048-D2059 | 2049-2060 | 第5个点坐标 |
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| 点5 | D2060-D2071 | 2061-2072 | 第6个点坐标 |
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| 点6 | D2072-D2083 | 2073-2084 | 第7个点坐标 |
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| 点7 | D2084-D2095 | 2085-2096 | 第8个点坐标 |
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| 点8 | D2096-D2107 | 2097-2108 | 第9个点坐标 |
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| 点9 | D2108-D2119 | 2109-2120 | 第10个点坐标 |
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### 4.3 单点坐标数据布局（以点0为例）
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| PLC寄存器 | 代码协议地址 | 类型 | 说明 |
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|-----------|------------|------|------|
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| D2000-D2001 | 2001-2002 | float (大端) | X坐标 (mm) |
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| D2002-D2003 | 2003-2004 | float (大端) | Y坐标 (mm) |
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| D2004-D2005 | 2005-2006 | float (大端) | Z坐标 (mm) |
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| D2006-D2007 | 2007-2008 | float (大端) | Pitch角度 (°) |
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| D2008-D2009 | 2009-2010 | float (大端) | Roll角度 (°) |
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| D2010-D2011 | 2011-2012 | float (大端) | Yaw角度 (°) |
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> **注意**:
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> - 每个float值占用2个寄存器，采用IEEE 754单精度浮点数格式
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> - 大端序（Big-Endian）：高位字在低地址寄存器，低位字在高地址寄存器
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> - 最多支持10个点，共120个寄存器（10 × 6 × 2 = 120）
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## 5. 通信流程
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时序图：
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3D视觉系统 汇川PLC
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│ 轮询读取D1000(地址1001) │
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│◄─────────────────────────────│
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│ │
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│ D1000=1 (拍照请求) │
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│◄─────────────────────────────│
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│ │
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│ 写0到D1000(地址1001) │
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│─────────────────────────────►│
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│ │
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│ [执行拍照和算法处理] │
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│ │
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│ 写坐标到D2000(地址2001)开始│
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│─────────────────────────────►│
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│ 写1到D1002(地址1003) │
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│─────────────────────────────►│
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### 5.1 详细流程说明
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1. **轮询拍照请求**
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- 3D系统持续轮询读取PLC的D1000寄存器（代码协议地址1001）
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- 轮询间隔：100ms（可配置）
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- 使用边沿检测：只在0→1变化时触发
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2. **拍照执行**
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- 检测到D1000=1后，立即写0到D1000清除请求
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- 触发相机拍照
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- 执行工件孔定位算法
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3. **坐标输出**
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- 算法处理完成后，将坐标数据写入PLC的D2000开始的寄存器
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- 代码协议地址：2001-2012（单点12个寄存器，6个float值）
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- 数据格式：IEEE 754单精度浮点数，大端序
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4. **完成通知**
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- 坐标数据写入成功后，写1到D1002（代码协议地址1003）
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- 通知PLC数据输出完成
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## 6. 连接管理
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### 6.1 自动重连机制
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- 初始化时尝试连接PLC
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- 连接失败时自动启动重连定时器
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- 重连间隔：3000ms（可配置）
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- 持续重连直到连接成功或软件关闭
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### 6.2 优雅退出
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- 设置关闭标志，阻止新的重连尝试
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- 停止所有定时器（轮询、重连）
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- 断开Modbus连接
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- 释放资源
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## 7. 错误处理
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| 错误类型 | 处理方式 |
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|----------|----------|
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| 连接失败 | 自动重连，发送错误信号 |
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| 读取失败 | 记录日志，下次轮询重试 |
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| 写入失败 | 记录日志，返回失败状态 |
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| 超时 | 默认1秒超时，触发重连 |
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## 8. 配置文件
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配置文件路径：`config/config.xml`
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```xml
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<TcpServerConfig
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plcServerIp="192.168.0.88"
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plcServerPort="502"
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robotServerIp=""
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robotServerPort="502"/>
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```
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> **注意**: robotServerIp 留空表示不使用机械臂直连
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## 9. 代码接口
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### 9.1 PLCModbusClient 类
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```cpp
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// 寄存器地址默认值（代码协议地址 = D寄存器 + 1）
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static constexpr int DEFAULT_ADDR_PHOTO_REQUEST = 1001; // D1000: 拍照请求
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static constexpr int DEFAULT_ADDR_DATA_COMPLETE = 1003; // D1002: 数据完成
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static constexpr int DEFAULT_ADDR_COORD_DATA_START = 2001; // D2000: 坐标数据起始
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// 每个点占用的寄存器数量（6个float × 2寄存器/float = 12寄存器）
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static constexpr int REGS_PER_POINT = 12;
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// 最大点数
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static constexpr int MAX_POINTS = 10;
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// 坐标数据结构（float类型，大端序）
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struct CoordinateData {
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float x = 0.0f; // X坐标 (mm)
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float y = 0.0f; // Y坐标 (mm)
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float z = 0.0f; // Z坐标 (mm)
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float pitch = 0.0f; // Pitch角度 (°)
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float roll = 0.0f; // Roll角度 (°)
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float yaw = 0.0f; // Yaw角度 (°)
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};
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// 初始化连接
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bool Initialize(const std::string& plcIP, int plcPort = 502, const RegisterConfig& regConfig = RegisterConfig());
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// 关闭连接
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void Shutdown();
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// 启动/停止轮询
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void StartPolling(int intervalMs = 100);
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void StopPolling();
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// 设置拍照触发回调
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void SetPhotoTriggerCallback(PhotoTriggerCallback callback);
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// 清除拍照请求（写0到D1000）
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bool ClearPhotoRequest();
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// 发送单个坐标数据到PLC（写入D2000开始）
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bool SendCoordinateToPLC(const CoordinateData& coord, int pointIndex = 0);
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// 发送多个坐标数据到PLC
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bool SendCoordinatesToPLC(const std::vector<CoordinateData>& coords);
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// 通知数据输出完成（写1到D1002）
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bool NotifyDataComplete();
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// 连接状态查询
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bool IsPLCConnected() const;
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```
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### 9.2 信号
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```cpp
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// 拍照请求信号
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void photoRequested(int cameraIndex);
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// 连接状态变化
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void connectionStateChanged(bool plcConnected);
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// 正在重连
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void reconnecting(const QString& deviceName, int attemptCount);
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// 错误发生
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void errorOccurred(const QString& errorMsg);
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```
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## 10. 使用示例
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```cpp
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// 创建客户端
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PLCModbusClient* client = new PLCModbusClient(this);
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// 从配置读取IP并初始化（只连接PLC）
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PLCModbusClient::RegisterConfig regConfig;
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regConfig.addrPhotoRequest = 1001; // D1000
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regConfig.addrDataComplete = 1003; // D1002
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regConfig.addrCoordDataStart = 2001; // D2000
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client->Initialize(
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config.plcRobotServerConfig.plcServerIp,
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config.plcRobotServerConfig.plcServerPort,
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regConfig
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);
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// 设置拍照回调
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client->SetPhotoTriggerCallback([this, client](int cameraIndex) {
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// 1. 清除拍照请求
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client->ClearPhotoRequest();
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// 2. 执行拍照和算法
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auto results = doDetection(cameraIndex);
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// 3. 发送多个坐标点到PLC（D2000开始，float大端序）
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std::vector<PLCModbusClient::CoordinateData> coords;
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for (const auto& result : results) {
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PLCModbusClient::CoordinateData coord;
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coord.x = result.x; // float (mm)
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coord.y = result.y; // float (mm)
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coord.z = result.z; // float (mm)
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coord.pitch = result.pitch; // float (°)
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coord.roll = result.roll; // float (°)
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coord.yaw = result.yaw; // float (°)
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coords.push_back(coord);
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}
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client->SendCoordinatesToPLC(coords);
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// 4. 通知完成
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client->NotifyDataComplete();
|
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});
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||
// 启动轮询
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client->StartPolling(100);
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// 程序退出时
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client->Shutdown();
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```
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## 11. 版本历史
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| 版本 | 日期 | 说明 |
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| 1.0 | 2025-01 | 初始版本，支持PLC和机械臂 |
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| 1.1 | 2025-01 | 移除机械臂直连，坐标数据输出到PLC |
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| 1.2 | 2025-01 | 坐标数据改为float大端序，支持最多10个点 |
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