楊　杰,趙海敏,王永杰,張　輝（合肥工業(yè)大學　儀器科學與光電工程學院,合肥　230009）

基于力控組態(tài)軟件的以太網(wǎng)驅(qū)動程序的開發(fā)

楊杰,趙海敏,王永杰,張輝
（合肥工業(yè)大學儀器科學與光電工程學院,合肥230009）

本文利用力控組態(tài)軟件提供的I/O驅(qū)動程序接口（FIOS），成功開發(fā)了基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)驅(qū)動程序。該程序通過聯(lián)網(wǎng)的方式實現(xiàn)了對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控。文章首先簡要介紹了驅(qū)動程序接口開發(fā)包，在此基礎(chǔ)上敘述了以太網(wǎng)底層驅(qū)動程序的編程思想，然后詳細介紹了以太網(wǎng)底層驅(qū)動程序開發(fā)的整個過程，最后通過中繼器與上位機通訊調(diào)試，驗證了所開發(fā)軟件的正確性。

TCP/IP；以太網(wǎng)；組態(tài)軟件；驅(qū)動程序

0　引　言

隨著工業(yè)自動化程度越來越高，組態(tài)軟件以其友好的人機界面，開放的數(shù)據(jù)接口，靈活的開發(fā)方式，可靠的數(shù)據(jù)處理在生產(chǎn)過程中表現(xiàn)出較強的優(yōu)越性。它通過設(shè)備驅(qū)動程序與I/O設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換并將操作命令下達給設(shè)備。組態(tài)軟件中包含了大量的設(shè)備的驅(qū)動程序，能夠滿足工業(yè)上的大多數(shù)生產(chǎn)需要。但是對于一些特殊的I/O設(shè)備，就需要利用組態(tài)軟件提供的底層驅(qū)動開發(fā)包(FIOSSDK)，自行開發(fā)底層驅(qū)動程序。

本文在組態(tài)環(huán)境下用VC++編寫了基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)驅(qū)動程序，用于將中繼器采集到的測量數(shù)據(jù)傳送給上位機，進行數(shù)據(jù)的處理，通過聯(lián)網(wǎng)的方式實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控。本文重點介紹以太網(wǎng)驅(qū)動程序的開發(fā)過程。

1　驅(qū)動程序開發(fā)包(FIOS　SDK)

I/O驅(qū)動程序接口（FIOS）用于實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)庫與I/O設(shè)備交互通訊的功能。一方面，它把從I/O設(shè)備采集到的過程實時數(shù)據(jù)放給實時數(shù)據(jù)庫DB（DataBase，DB），另一方面，從DB發(fā)出的數(shù)據(jù)也通過FIOS發(fā)送給I/O設(shè)備，在此過程中完成通信協(xié)議的解析，數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等。FIOSSDK主要由設(shè)備組態(tài)接口（Iodevui）、數(shù)據(jù)連接組態(tài)接口（Ioitemui）、編程接口（Ioapi）和I/O服務(wù)器程序(Ioserver)四部分組成，力控組態(tài)軟件開始運行時，其內(nèi)部的I/O服務(wù)器程序Ioserver按照一定的層級進行循環(huán)掃描調(diào)度，形成數(shù)據(jù)采集和下置的命令串，如圖1所示。

2　以太網(wǎng)驅(qū)動程序的開發(fā)

2.1編程思想

套接字（Sockets）是通信端點的一種抽象，是支持TCP/IP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)通信的基本操作單元，它提供了一種發(fā)送和接受數(shù)據(jù)的機制。在開發(fā)服務(wù)端/客戶端應(yīng)用程序時，可以利用Sockets實現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或數(shù)據(jù)包的交換，以完成應(yīng)用程序之間的通信?？蛻舳?服務(wù)器模型工作時要求有一套為客戶機和服務(wù)器所共識的慣例來保證服務(wù)能夠被提供（或被接受），這一套慣例包含一套協(xié)議，它必須在通信的兩端都被實現(xiàn)，在本文中指的是TCP/IP協(xié)議。

在本設(shè)計中，力控組態(tài)軟件充當?shù)氖强蛻舳说慕巧?，利用套接字編程的時序流程一般如圖2-1所示。

其中由FIOSSDK提供的Ioserver封裝了大部分開發(fā)人員不必關(guān)心的技術(shù)細節(jié)，開發(fā)人員可根據(jù)項目中自定義的通信協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和下置，如圖2-2所示。

2.2設(shè)備組態(tài)接口（Iodevcfg）的開發(fā)

在使用力控組態(tài)時，一般都要涉及I/O設(shè)備的定義過程。I/O描述文件的名稱為Iodesc.txt,文件內(nèi)容規(guī)定的格式如下（其中＜CR＞表示回車換行）：

類別；廠商或I/O設(shè)備描述；IOID＜CR＞

子類型1；類型號；缺省通信方式；提供設(shè)備地址＜CR＞

子類型2；類型號；缺省通信方式；提供設(shè)備地址＜CR＞

??????

在本論文中I/O描述文件定義為：“TCP/IP通訊;合肥工業(yè)大學儀器學院;XX項目以太網(wǎng)應(yīng)用;1;2;0”表示設(shè)備類型編號為1，TCP/ IP網(wǎng)絡(luò)通信，不設(shè)置設(shè)備地址。

2.3數(shù)據(jù)連接組態(tài)接口（Ioitemmui）的開發(fā)

數(shù)據(jù)連接過程對于不同的I/O設(shè)備，其形式和內(nèi)容可能完全不同，因此必須針對不同的I/O設(shè)備，設(shè)計相應(yīng)的數(shù)據(jù)連接形式，保存各種參數(shù)信息，一般情況下力控提供的界面選項已經(jīng)足夠使用。

2.4I/O監(jiān)控接口（Ioapi）的開發(fā)

Ioapi提供了一組API函數(shù)和一些C++類庫。這組API函數(shù)規(guī)定了名稱、參數(shù)及返回值，函數(shù)內(nèi)容由程序員根據(jù)具備的I/O設(shè)備編程實現(xiàn)。C++類庫則為程序員提供各種獲取力控I/O組態(tài)信息、參數(shù)設(shè)置信息、與數(shù)據(jù)庫DB進行數(shù)據(jù)交換等數(shù)據(jù)處理的方法。

數(shù)據(jù)的通信格式如下（共91個字節(jié)）：

表1　通信協(xié)議

數(shù)據(jù)列表如下：

表2　數(shù)據(jù)列表包含的內(nèi)容

3　驅(qū)動程序的調(diào)試

如下圖3-1所示為在中繼器，利用力控組態(tài)軟件設(shè)計的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，其測量的數(shù)據(jù)利以太網(wǎng)的形式傳輸?shù)缴衔粰C。

從數(shù)據(jù)管理中心獲得的調(diào)試結(jié)果，如下圖3-2所示

經(jīng)過中繼器與上位機的聯(lián)調(diào)，證明了該驅(qū)動程序可以成功實現(xiàn)基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)通信，完成數(shù)據(jù)的收發(fā)，實時監(jiān)測I/O設(shè)備采集到的測量數(shù)值。

數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^程中采用基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)無線傳輸，相比于傳統(tǒng)的RS485，Modbus總線形式，避免了布線，同時TCP/IP傳輸協(xié)議保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴?/p>

4　結(jié)束語

本文以力控為例，實現(xiàn)了組態(tài)軟件下TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)驅(qū)動程序的開發(fā)，實現(xiàn)以聯(lián)網(wǎng)方式對工業(yè)生產(chǎn)進行實時控制的功能，提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。該驅(qū)動程序已成功應(yīng)用于某企業(yè)的生產(chǎn)之中，在運行的半年的時間內(nèi)很好的完成了數(shù)據(jù)的傳輸功能要求，體現(xiàn)了較好的穩(wěn)定性。該文提供的基于組態(tài)軟件的以太網(wǎng)的驅(qū)動程序的開發(fā)流程，可為企業(yè)聯(lián)網(wǎng)生產(chǎn)提供一定的參考價值。

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