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关于工控组态软件中设备驱动程序的思考

sj1127  发表于 2007/3/28 17:50:49      973 查看 0 回复  [上一主题]  [下一主题]

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在工控组态软件的开发过程中,如何将大量不同的外部设备接入到系统中,是一个非常重要也是非常麻烦的事情;在系统发布后,此项工作基本上就成了软件维护工作的同义词。
将外部设备接入到系统的难度在于:
1、  部设备厂家众多,种类繁杂,数据交换方式多种多样,处理方法各不相同。
2、  外部设备必须与系统主程序分开,不能够每增加一个外部设备就得重新编译整个系统。
3、  外部设备接入系统的方法和接口必须向用户公开,但又不能公开整个系统。
4、  外部设备接入系统的方法必须简单,必须支持多种编程语言。
归纳起来,外部设备与系统的数据交换方式有如下几种:
1、  过RS232、RS485、RS422、MODEM等串行通讯设备进行通讯(如GE PLC)。
2、  通过PCI、ISA等方式(如研华的812PG模拟量采集卡)。
3、  现场总线网络(如Lonworks网络)。
4、  以太网络。
5、  USB接口。
6、  DDE方式。
7、  OPC方式。
8、  窗口消息方式(如某些电力系统的五防接口)。
9、  等等。
现在流行的解决办法有如下几种:
1、  一台数据处理前置机,前置机与系统主机之机通过系统内定标准的方式,方式公开,在前置机实现不同外部数据的标准化。
2、  通过硬件的规约转换器实现(但仅用在诸如串行设备和现场总线等方面)。
3、  为每一种外部设备编制通讯管理程序,将外部数据标准化并通过标准的网络通讯规约传入系统。
4、  以C语言格式提供标准的DLL访问方式,在DLL中将外部数据标准化。
5、  以COM方式编程,提供标准的访问接口。
6、  提供OPC接口。
本人在主持开发电力工控组态软件的过程中,选用的是第3种解决办法,即通过为每一种外部设备编制通讯管理程序,将外部数据标准化并通过标准的网络通讯规约传入系统。当时选用此方法的原因是:
1、  单机与网络环境下的编程一致性。
2、  编程简单,给用户提供基于Winsocket的标准规约,以及编程例子,用户只需按照规约要求向系统传送数据即可。
3、  程序实现的语言无关,只要提供Winsocket编程即可。
系统推出至今,效果良好,但在系统维护的过程中,也发现一些问题:
1、  每一种外部设备的管理程序都是一个单独的执行程序,当外挂的外部设备种类比较多时,系统的任务栏比较杂乱。
2、  在用户不熟悉系统时,会关闭某些外部设备管理程序,会误运行外部设备管理程序。
4、  外部接口通讯管理程序的实现不够规范,用户的发挥余地太大,反而无所适从。
5、  外部接口通讯管理程序的编程工作量相对较大,而且必须将相当部分的精力放在界面的编制上。
由于种种原因,本人在软件的升级开发中,决定放弃这种方法,转而使用基于COM的编程方式,采用类似插件的方法来实现外部设备的接入,初步设想如下:
1、  从理论上分析,采用OPC的方法也许最符合工控组态软件的发展方向。但是,工控组态软件的开发重点是为不同行业提供通用软件平台,并给用户更多的二次开发能力。本人主持开发的软件不完全是一个组态软件,它只是吸取了组态软件的思想,也决定解决组态软件的许多不足。因为本软件的应用领域是电力系统、水力系统,这两个行业的软件有许多可以归纳的特征。不必象组态软件那样一切从零开始。而OPC也只是组态软件的产生物,许多复杂的数据结构用它处理不太方便(不是不能处理)。
2、  COM是现在软件的发展方向,DCOM和COM可以无缝地结合,使得软件不需修改即可在单机或网络环境下使用。采取统一接口的方式也为用户提供了固定、简单的编程模式。并可实现用户可选择的编程语言无关性。
3、  在系统中对外部设备的定义如下:
计算机一[本地]
 外部设备种类一
   外部设备一
   外部设备二
   外部设备三
 外部设备种类二
   外部设备一
   外部设备二
   外部设备三
 外部设备种类三
   外部设备一
   外部设备二
   外部设备三
计算机二
 外部设备种类一
   外部设备一
   外部设备二
   外部设备三
计算机三
……  
提供一个针对每一种外部设备的标准访问接口(是每一种,也就是说每一种外部设备有多个外部设备),定义如下:
属性Opened:    外部设备是否已打开
函数Open:      启动外部设备的处理,该函数启动一个循环处理接收和发送的线程
函数Close:    停止外部设备的处理
函数WriteData:    向外部设备写入数据,在数据中包括了写入的地址(因为同一种外设有多个),参数是Variant数组。
事件OnReadData:  当外部设备有数据时产生,并由主程序接收该数据,参数是Variant数组。采用事件而不是函数的原因是保证实时性。
函数SetPara:    设置针对每一种外设的特殊参数设置,而通用设置在主程序中完成。
函数SetDeviceNum:  设置每一种外设的数量。
函数SetDevicePara:  设置针对每一个外设和特殊参数设置,而通用设置在主程序中完成。
4、  主系统处理流程如下:
外设编程时:
 为每一种外设编制程序,都实现上述的接口,外部设备程序以Active动态库(DLL)提供。
配置系统时:
 从许多已编制的外设程序中选择所需的,配置参数(可能要调用SetPara、SetDeviceNum、SetDevcePara等函数),并形成外设信息文件(不是注册表,因为所有信息可能要复制到另外的计算机上重复使用)。
系统启动时:
 从信息文件中读出需要打开的的外部设备动态库,调用Open函数。
系统退出时:
 将每个已打开的外设通过Close关闭。
系统运行时:
 当接收到系统需要向外设发送数据的消息时,查找对应的外设模块,调用WriteData。当接收到外设OnReadData消息时,处理外设数据。
本人正在为此作前期准备工作,也尝试了一些实验,取得了一些经验,发现了一些问题,希望与各位交流:
1、  在只知道某DLL的程序名时(没有独立的类库文件),如何在运行状态下(不是编译时)判断它是否是支持接口的动态库,是否支持本接口(名为IdeviceAccess)?
2、  在只知道某DLL的程序名时,如何在运行状态下动态地建立它的对象接口,并访问它?
3、  您对此问题有什么高见(不一定是这两个技术细节问题)?

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