基于SOCK盯編程實(shí)現的組態(tài)軟件與控制器的網(wǎng)絡(luò )通訊

0 引言

組態(tài)軟件是面向工程監控和數據采集的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目。組態(tài)軟件所涉及的工業(yè)領(lǐng)域非常廣泛，在工業(yè)監控系統中發(fā)揮著(zhù)越來(lái)越重要的作用。組態(tài)軟件要接收現場(chǎng)的采集數據，并形成動(dòng)態(tài)畫(huà)面，以反映工業(yè)現場(chǎng)的各種狀態(tài)，并能夠對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制。這些都依賴(lài)于組態(tài)軟件的通信模塊。通信模塊作為組態(tài)運行環(huán)境中數據交互的重要渠道，通常處于監控組態(tài)軟件運行環(huán)境的核心區，其功能直接決定著(zhù)組態(tài)軟件的性能。本文在基于TCP／IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和SOCKET接口技術(shù)的基礎上，介紹了基于IEC61131-3標準的組態(tài)軟件通訊模塊的設計與實(shí)現方法。

1 通信模塊功能

組態(tài)監測系統分為控制器和工程師站兩部分，圖1所示是系統的總體結構圖。圖中的控制器負責采集并處理數據，工程師站負責接收控制器發(fā)送過(guò)來(lái)的數據，并將數據顯示和保存。通信模塊根據用戶(hù)定義的通信協(xié)議實(shí)現工程師站組態(tài)軟件與控制器之間的數據通信，完成數據通信幀的組織下行和上行數據幀的校驗、解析。由此可見(jiàn)，在整個(gè)組態(tài)軟件中，通信功能模塊擔負著(zhù)上層組態(tài)運行環(huán)境與下層控制器之間數據交互的重要作用。

2 通信模塊設計

為了能夠及時(shí)、準確的反映設備運行狀況，設計時(shí)可采用基于TCP／IP協(xié)議的流式套接字(SOCK_STREAM)來(lái)實(shí)現組態(tài)軟件通信模塊的程序設計。

為了實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通訊，Windows為應用程序提供了各種編程接口，如Windows Sockets API等，應用程序可以直接使用這些API函數。但對于較大型的應用程序來(lái)說(shuō)，應該設計一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò )接口層，以使能用windows提供的各種通訊API來(lái)為應用程序提供通用的網(wǎng)絡(luò )功能。這樣的接口層可以采用中間DLL的形式，它將應用程序和windows的各種API隔離開(kāi)來(lái)，使程序員能更方便地設計自己的應用程序。這樣的設計可使應用程序更易于維護和移植。

基于通信需求和上述思路，利用基于TCP_IP的SOCKET接口可以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )通信，通信模塊通常以動(dòng)態(tài)鏈接庫的形式存在。

2.1 Socket套接字

Windows Sockets不是一種網(wǎng)絡(luò )協(xié)議，而是一套開(kāi)放的、可支持多種協(xié)議的、Windows下的網(wǎng)絡(luò )編程接口。Winsock實(shí)際在計算機中提供了一個(gè)通信接口，應用程序在網(wǎng)絡(luò )上傳輸信息都可以通過(guò)這個(gè)Socket接口來(lái)實(shí)現。Windows Sockets分為三種類(lèi)型：其中流式套接字(sock-stream)定義了一種可靠的面向連接的服務(wù)，它使用TCP作為傳輸層協(xié)議，可實(shí)現無(wú)差錯無(wú)重復地順序數據包傳輸；數據報套接字(sock-dgram)定義了一種無(wú)連接的服務(wù)，它使用UDP協(xié)議，數據通過(guò)相互獨立的報文進(jìn)行傳輸，而且是無(wú)序的，同時(shí)不保證可靠和無(wú)差錯；原始套接字(sock-raw)允許對低層協(xié)議(如IP或ICMP)直接訪(fǎng)問(wèn)，主要用于新網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的實(shí)現和測試等。

圖2給出了一種典型的C／S(客戶(hù)端服務(wù)器)面向連接套接字調用的實(shí)現流程。