TwinCAT3神奇联动：TwinCAT3与MATLAB慢琢玉_TE1410系列_示例1_将MATLAB作为ADS客户端。

本文需要用到： 1.TE1410（怎么安装可以搜索我的专门文章） 2.TwinCAT3 （怎么安装可以搜索我的专门文章） 3.MATLAB 4.VisualStudio 注意：各个软件的相对版本是有要求的（具体要求可以搜索我的专门文章）

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1 激活并运行1个TwinCAT工程

在目标系统上打开TwinCAT工程文件激活配置并运行，我们这里就选用示例附件中所提供的TwinCAT工程。当然，你也可以花个3分钟自己写一个，本文的重点在于理解TwinCAT3与MATLAB/Simulink的通讯接口的使用方法。

本脚本建议运行在MATLAB的实时脚本，也可以运行在MATLAB的普通脚本中，只是选择后者的话，相关的输出将会在命令行窗口中，不如前者方便。

2 创建1个本地ADS端口对象

% 获取ADS端口对象的实例

localPort = TwinCAT.ADS.Port();

% 显示本地地址的字符串表示形式

localPort.LocalAmsAddr.AddrString

3 列出所有已注册的TwinCAT ADS路由

% 获取本地端口的路由集合

routes = localPort.Routes;

% 将路由集合以表格的形式列出

routeTable = table(routes.Names', routes.NetIds','VariableNames',{'Target Name', 'AmsNetId'})

4 在选择的目标系统上列出所有可使用的端口

% 如果工作区中没有指定路由目标，则默认为本地

if ~exist('targetId','var')

targetId = "Local";

end

% 根据路由目标获取远程路由对象

remoteRoute = localPort.Routes.LookupItem(targetId);

% 获取远程路由对象的所有可用端口的集合

remotePorts = remoteRoute.Ports;

% 将端口集合以表格的形式列出

remotePortsTable = table(remotePorts.Names', remotePorts.PortNumbers','VariableNames',{'Port Name', 'Port Number'})

5 可选地创建目标端口连接对象

在本例中，我们使用ADS端口“Port_851”（端口号851）访问PLC实例的变量。获取端口连接对象有2种不同的方法：

5.1 方式1：在端口集合中查找端口

该方式更适合于需要动态浏览到目标端口的情况。

plcPort = remotePorts.LookupItem(851);

5.2 方式2：带NetId和端口标识符的GetPortConnection

该方式更适合于已经知道NetId和端口号的情况，因为此方式不需要提前获取整个端口集合。

plcPort = localPort.GetPortConnection(strcat(targetId,':851'));

6 目标端口连接对象的2个比较有用的属性

% 目标端口连接对象的地址，可用于ADS读/写命令 remoteAddr = plcPort.AmsAddr; % 以微秒为单位的任务循环时间（后续的版本可能会对此做出修改） plcPort_CycleTime = plcPort.TaskCycleTime;

7 可变地址

有3种不同的方法来寻址ADS符号（本例中为PLC变量），当面对读取命令时同理。本节中的所有写命令都将向PLC主程序“MAIN”写入一个新值。变量“fMyDouble”的类型为LREAL对应于MATLAB中的数据类型“double”。

7.1 选项1：通过本地端口对象进行读或写

这种方式不需要配置目标路由和目标端口连接对象，但需要一个相对长的变量地址规范，包含目标NetId，目标端口和符号名称（或符号名称的索引组和偏移量）。 该方式更适合于只需要访问同一目标上的几个变量的情况。

varId11 = {targetId,'Port_851','MAIN.fMyDouble'};% 元胞数组形式

varId12 = {targetId,851,'MAIN.fMyDouble'};% 元胞数组形式

varId13 = strcat(targetId,':851/MAIN.fMyDouble');% 字符串形式

varId14 = {targetId,851,123,456};% 元胞数组形式，并假设索引组123和索引偏移量456

varId15 = strcat(targetId,':851/123/456');% 字符串形式，并假设索引组123，索引偏移量456

varId16 = {remoteAddr,'MAIN.fMyDouble'};% 包含远程地址对象的元胞数组形式

localPort.Write(varId11,double(11.11));% 将值11.11写入目标端口连接对象

localPort.Write(varId12,double(12.12));% 将值12.12写入目标端口连接对象

localPort.Write(varId13,double(13.13));% 将值13.13写入目标端口连接对象

localPort.Write(varId16,double(16.16));% 将值16.16写入目标端口连接对象

fMyDoubleValue = localPort.Read(varId16,[])% 从目标端口连接对象读取当前在线值

7.2 选项2：通过目标端口对象读或写

当已经创建好了目标端口连接对象，此种情况需要相对短一点的变量地址规范，只包含符号名称（或符号名称的索引组和偏移量）。 该方式更适合于如果需要访问分布在同一目标系统上不同端口的多个变量的情况。

varId21 = {'MAIN.fMyDouble'}; % 元胞数组形式

varId22 = 'MAIN.fMyDouble'; % 字符串形式

varId23 = {123,456}; % 元胞数组形式，并假设索引组123和索引偏移量456

varId24 = strcat('123/456'); % 字符串形式，并假设索引组123，索引偏移量456

plcPort.Write(varId21,double(21.21)); % 将值21.21写入目标端口连接对象

plcPort.Write(varId22,double(22.22)); % 将值22.22写入目标端口连接对象

fMyDoubleValue = plcPort.Read(varId22,[]) % 从目标端口连接对象读取当前在线值

7.3 选项3：通过变量句柄对象读或写

此种方式必须提前创建一个变量句柄对象。这可以通过本地端口连接对象或远程端口连接对象来完成。其中变量句柄对象保留了一些信息（如内部ADS句柄）以供进一步使用，从而减少了写或读命令本身的持续时间。 该方式更适合于需要多次访问同一个变量的情况。

% 通过本地端口对象（地址来自选项 1）获取一个变量句柄对象

varHandle31 = localPort.GetVarHandle(varId11);

% 通过远程端口对象（其地址来自选项 2）获取一个变量句柄对象

varHandle32 = plcPort.GetVarHandle(varId22);

varHandle31.Write(double(31.31));% 将值31.31写入变量句柄对象

varHandle32.Write(double(32.32));% 将值32.32写入变量句柄对象

fMyDoubleValue = varHandle32.Read([])% 从变量句柄对象读取当前在线值

8 数据类型

MATLAB 和 TwinCAT 中的数据类型存在一定程度的差异。因此，在解析传输过来的数据时，可能会需要进行一些转换操作。 MATLAB数据类型参考请点这里。 TwinCAT数据类型参考请点这里。 在将数据从 MATLAB 转移到 TwinCAT 或反向操作时，需要数据类型信息才能正确解读数据。在很多情况下，隐式类型定义足以实现正确的数据解读。但在某些情况下，显式类型定义是有用的，甚至可能是必需的。

8.1 隐式类型信息

隐式类型信息可以是以下两种形式。 1.传递给写入方法的值的数据类型（MATLAB 端）

varHandle32.Write(double(32.32))% 写入一个 double 类型的值

2.通过 ADS 符号信息提供的类型信息（TwinCAT 端）

varValueImplicit = varHandle32.Read([])

8.2 显式类型信息

同样也可以提供显式类型信息。 1.作为读取方法的占位值（MATLAB 端）

varValueExplicit = varHandle32.Read(double(0))

varValueReinterpret = varHandle32.Read(uint64(0))

2.通过创建一个值容器对象

% 用 TwinCAT 类型名称初始化值容器

uint64Containter = localPort.CreateValueContainer('ULINT');

uint64Containter.Value = 5

varHandle32.Write(uint64Containter);

varValueReinterpret2 = varHandle32.Read(uint64Containter)

% 具有明确类型信息的值容器也可以通过变量句柄对象的隐式类型信息来进行初始化。

doubleContainer = localPort.CreateValueContainer(varHandle32);

% 写入容器中的值（如果可能的话）总是会被转换为它创建时所对应的类型。

doubleContainer.Value = '4'

class(doubleContainer.Value)%double

doubleContainer.Value = uint32(8)% 入容器中的值（如果可能的话）总是会被转换为它创建时所对应的类型。

class(doubleContainer.Value)%double

9 示例

% 使用变量句柄写读UDINT (uint32)

nMyUDINT_h = plcPort.GetVarHandle('Main.nMyUDINT')

nMyUDINT_h.Write(uint32(42))

udintValue1 = nMyUDINT_h.Read(uint32(0))

udintValue2 = nMyUDINT_h.Read([])

udintValueAsSingle = nMyUDINT_h.Read(single(0))

% 使用变量句柄写REAL (single)

fMyFloat_h = plcPort.GetVarHandle('Main.fMyFloat')

fMyFloat_h.Write(single(42.42))

% 字符串

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.sMyString'},[uint8('This is a String'),uint8(0)]);% 以字节数组的形式写入，以 0 结束

localPort.Read({remoteAddr,'MAIN.sMyString'},[])

stringContainer = localPort.CreateValueContainer('STRING(35)','This is another String')% 创建一个类型化的值容器

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.sMyString'},stringContainer);

stringContainer.Value = 'And this is a third string'

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.sMyString'},stringContainer);

localPort.Read({remoteAddr,'MAIN.sMyString'},[])

% 宽字符

stringContainer = localPort.CreateValueContainer('WSTRING','This is a WString')

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.sMyWString'},stringContainer);

localPort.Read({remoteAddr,'MAIN.sMyWString'},[])

% 布尔

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.bMyBool'},true)

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.bMyBool'},false)

% 字节

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.nMyByte'},uint8(244));

% 字

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.wMyWord'},uint16(13));

% 包含10个REAL数据的数组

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.aMyArray'},single([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]));

arrayValueBytes = localPort.Read({remoteAddr,'MAIN.aMyArray'},[])% 默认情况下，返回的读取值是以字节数组的形式呈现的。

arrayValue1 = typecast(arrayValueBytes,'single');% 重新解释字节数组的值

arrayValue2 = localPort.Read({remoteAddr,'MAIN.aMyArray'},zeros(1,10,'single'))% 通过提供一个虚拟值来使用内部类型转换

% 结构体

% 依次写入属性

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.sMyStruct._diField1'},int32(42));

localPort.Write({remoteAddr,'MAIN.sMyStruct._byField2'},uint8(42));

10 ADS 通知

ADS 通知是一种从 TwinCAT 读取值的替代方式，与通过读取请求读取相比，其主要优势在于 TwinCAT 会缓冲这些值，并按照所需的采样时间进行缓冲，并在读取新值时进行通知，同时还附带详细的时间戳。 如果要读取一系列值的时间序列，则使用通知而非通过重复的读取请求进行轮询更为可取。

10.1 创建通知缓冲区，启动通知，停止并评估（在 500 毫秒后）

sampleTime = 10000;% 采样时间同样以100ns为单位

delayTime_100ns = 100000;% 以 100 纳秒为单位的延迟时间（这是 TwinCAT 在将采集到的数据发送至 MATLAB 之前缓冲这些值所花费的时间）

bufferSampleCount = 1000;% 缓冲区的长度以样本计数来表示

notebuffer = localPort.CreateNotificationBuffer({remoteAddr,'MAIN.fbScope.Sinus_SqFast'},[],sampleTime,delayTime_100ns,bufferSampleCount,true,3,int32(5000));

notebuffer.StartNotifications();% 启动通知

pause(.5);% 等待 500 毫秒

notebuffer.StopNotifications();% 停止通知

[t,v,overflowSamples,missingSamples,bufferUsage] = notebuffer.ReadBufferEx();% 读取缓冲区

figure('Name','Read ring buffer content afer notifications were stopped manually');% 创建一个新的图形窗口

plot(double(t-t(1))/10000000,[v{:}]);% 绘制图形

grid on;% 打开网格

10.2 使用新的缓冲区启动通知，并等待其完全填满

sampleTime = 1e-3;% 采样时间（以秒为单位）

measurementTime = 0.6;% 测量时间（以秒为单位）

% 转换为 ADS 接口数据

Ts = sampleTime/100e-9;%将采样时间转换为 100 纳秒的单位

DelayTime = Ts * 10;

BufferSize = round(measurementTime/sampleTime);

% 样本时间单位为 100 纳秒

% 延迟时间单位为 100 纳秒

% 缓冲区大小为样本数量

% 标志位 : 环形缓存 是/否

notebuffer2 = localPort.CreateNotificationBuffer({remoteAddr,'MAIN.fbScope.Sinus_SqFast'},[],Ts,DelayTime,BufferSize,false);

notebuffer2.StartNotifications();% 启动通知

waitTimeout = 2000;

try

notebuffer2.WaitFilled(waitTimeout);% 等待缓冲区完全填满

msg = 'Buffer filled successfully';

catch e

msg = ['Buffer was not filled within the last ' num2str(waitTimeout) 'ms: ' e.message];

end

disp(msg);

figure('Name','Read buffer after completely filled and stopped automatically');% 创建一个新的图形窗口

[t3,v3,overflowSamples_,missingSamples_,bufferUsage] = notebuffer2.ReadBufferEx();% 读取缓冲区

plot(double(t3-t3(1))/10000000,[v3{:}]);% 绘制图形

hold on;% 保持图形

hold off;% 释放图形

grid on;% 打开网格

11 写在最后

本文主要介绍了如何使用 MATLAB 与 TwinCAT3 之间的 ADS 通讯接口，以及如何读取和写入 PLC 变量。在实际应用中，我们可以通过这种方式实现更多的功能，比如实时监控、数据采集、远程控制等。当然，这只是一个开始，希望能够帮助到大家。如果有任何问题，欢迎⭐关注、留言、讨论，您的支持是我写作的最大动力。

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