監(jiān)控軟件設備驅(qū)動程序編制原理與實現(xiàn)

摘要：以MCGS監(jiān)控軟件為例，詳細介紹了監(jiān)控軟件與PLC、采集板卡、智能儀表等進行數(shù)據(jù)通信的設備驅(qū)動程序的編制原理與實現(xiàn)。

關鍵詞：驅(qū)動程序；監(jiān)控軟件；原理；實現(xiàn)

0前言

在專業(yè)監(jiān)控軟件出現(xiàn)以前，自動控制系統(tǒng)集成人員的一個重要任務就是編寫專門的系統(tǒng)上位監(jiān)控程序。但是，在實際工程中我們發(fā)現(xiàn)：一方面，由于各編程人員的水平參差不齊，許多軟件的功能和可靠性都存在問題；另一方面，由于每個編程人員的編程習慣和編程思路都不同，程序的可讀性和功能的擴展性都比較差。因此，功能強大、實用面廣的專業(yè)監(jiān)控軟件就應運而生。如MCGS監(jiān)控軟件、組態(tài)王控軟件等。由于現(xiàn)場智能儀表、采集板的多種多樣，監(jiān)控軟件自帶的設備驅(qū)動程序畢竟有限，因此編制設備驅(qū)動程序就成了自控系統(tǒng)集成工程師的重要工作之一。

本文以北京昆侖通態(tài)公司開發(fā)的MCGS為例來說明監(jiān)控軟件設備驅(qū)動程序的一般思路。MCGS是基于Windows95和WindowsNT平臺，為用戶提供了從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、報警處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實際工程問題的完整方案和操作工具。MCGS允許用戶在VisualBasic中操作MCGS中的對象，提供了一套開放的可擴充接口，用戶可根據(jù)自己的需要用VB編制特定的功能構件來擴充系統(tǒng)的功能。

1接口原理

許多組態(tài)軟件提供了設備驅(qū)動程序軟件開發(fā)包，支持用戶用VB、VC、Delphi等高級編程語言編制設備驅(qū)動程序。MCGS組態(tài)軟件驅(qū)動程序編程原理框圖如圖1所示：

幾乎所有的PLC、智能儀表、采集板卡都提供了驅(qū)動軟件，有的在說明書中還提供了驅(qū)動軟件的核心代碼、函數(shù)或數(shù)據(jù)結構。而監(jiān)控軟件也提供了開放性的可擴充接口，一般包括屬性函數(shù)、方法函數(shù)、IO端口操作函數(shù)和串口操作函數(shù)等。在運行模式下，監(jiān)控軟件定時或在事件激發(fā)時調(diào)用設備驅(qū)動程序，而設備驅(qū)動程序根據(jù)需要，再調(diào)用設備核心函數(shù)。

例如，MCGS在組態(tài)模式下按“在線幫助”按鈕就會調(diào)用GetDevHelp接口，顯示設備構件的在線幫助；按“內(nèi)部屬性”按鈕時就會調(diào)用SetDevPage接口，顯示設備構件的特定屬性頁。在運行環(huán)境下，MCGS首先調(diào)用一次InitDevRun接口對設備進行一些必須的初始化工作。然后MCGS按設定的采集周期調(diào)用CollectDevDat接口，從設備采集數(shù)據(jù)或向設備輸出數(shù)據(jù)。運行時，當用戶在腳本程序中調(diào)用！SetDevice函數(shù)或在運行策略中調(diào)用設備操作功能時，MCGS調(diào)用RunDevCommand接口，以執(zhí)行設備的特定功能。

2編程實現(xiàn)

常用設備驅(qū)動程序包括采獨立板卡類驅(qū)動程序和智能儀表類驅(qū)動程序。

2．1獨立板卡類

獨立板卡類包括模數(shù)（A／D）轉(zhuǎn)換板、數(shù)模（D／A）轉(zhuǎn)換板、開關量輸入輸出板（DI／DO），通信板卡等。它們一般直接插入計算機的總線槽里，通過ISA或PCI總線擴展槽與計算機進行數(shù)據(jù)通信。每塊板都有一個基地址范圍為：000H－3FFH，計算機通過該基地址來向采集板輸入輸出數(shù)據(jù)，沒有通信協(xié)議的概念。

在MCGS組態(tài)軟件運行時，MCGS會定時調(diào)用接口函數(shù)：PublicFunctionCollectDevDat（DatFAsVariant，DatAsVariantmsgAsVariant）AsLong。所以需要定時采集的數(shù)據(jù)都通過這個接口來采集，采回來的數(shù)據(jù)都放在數(shù)組dat中。

對于那些不需要定時采集的數(shù)據(jù)，如設備的量程上下限，或其他一些參數(shù)，只有用戶改變了后，才需要重新讀回來，還有一些往設備輸出的參數(shù)，也是不定時的，MCGS為這些特殊的情況定義了一個接口函數(shù)：PublicFunctionRunDevCommand（DatObjAsObject，ByValCmdAsString）AsLong。在MCGS的腳本程序里執(zhí)行函數(shù)！SetDevice（“子設備名”，6，“帶有參數(shù)的命令名”），MCGS就會調(diào)用RunDevCommand函數(shù)，并把“帶參數(shù)的命令”傳給了字符串變量“cmd”。如以天辰PID控制儀為例，用戶想改變儀表的設定值（SV值），我們就可以定義一條這樣的命令，SetValue（dat1，dat2），這時MCGS就把命令傳到了cmd中，cmd＝“SetValue（Dat1，Dat2）”。使用字符串函數(shù)把命令中的兩個參數(shù)取出來，兩個參數(shù)的意思是，dat1表是設定在儀表中存放的地址，dat2為要設定的值，獲得了這兩個參數(shù)的值后，就可以根據(jù)協(xié)議的規(guī)定發(fā)送一條設定（SV值）的命令來改變SV值。其他的參數(shù)設定也是類似的。至此設備的驅(qū)動程序就基本完成

還有一個接口函數(shù)：PublicFunctionGetChlType（DatAsVariant，msgAsVariant）AsLong。其作用就是讀取設備通道數(shù)據(jù)的類型和設備通道類型說明。例如：

所以每一個設備驅(qū)動程序要做的主要工作是編寫以上三個接口函數(shù)。接口軟件編程流程圖如圖2所示。

2．2智能儀表類

智能儀表類包括各種智能儀表和智能模塊。它們必須通過與計算機的串口（通常叫com口）連接才能與計算機進行數(shù)據(jù)通信。串口通信原理圖如圖3所示：

設備通過計算機的串口，采用各種通信協(xié)議與計算機進行通信。必要的通信參數(shù)有波特率大小，數(shù)據(jù)位長度，停止位位數(shù)，有無奇偶校驗等。對于與串口通信有關的設備，必須調(diào)用一個串口父設備，子設備只負責按通信協(xié)議形成設備命令，并把命令放到一個固定的字節(jié)數(shù)組中，然后子設備調(diào)用父設備的幾個通信函數(shù)，包括

其中輸入輸出數(shù)據(jù)或命令都放在數(shù)組OutPutByte（）中。串口父設備才真正與計算機的串口打交道。編制串口子設備驅(qū)動程序的原理和格式與編制獨立板卡類設備驅(qū)動程序的原理和格式是一樣的。只不過獨立板卡類設備驅(qū)動程序調(diào)用的是設備核心函數(shù)；而串口子設備驅(qū)動程序調(diào)用的是串口父設備通信函數(shù)。

3接口軟件編程框架

以下是MCGS監(jiān)控軟件設備驅(qū)動程序編程框架。該程序框架用VisualBasic語言編制，對獨立板卡類和智能儀表類設備都適用。用戶在具體編程時只要將程序框架中省略部分補充完整即可。程序編制完成之后，再對其進行“不兼容”和“二進制兼容”兩次編譯。將編譯后得到的“＊．dll”文件拷貝到D：＼MCGS＼Pro－

4結束語

不同的監(jiān)控軟件的設備驅(qū)動程序的編寫可能會有所不同。比如，不同監(jiān)控軟件提供的接口函數(shù)可能不同，支持的編程語言可能不同，但基本編程思路是一樣的。另外，有的監(jiān)控軟件開發(fā)商為了簡化設備驅(qū)動程序的編制工作，還提供了樣例程序，用戶只須對相應的樣例程序進行移植和修改就可以很快地編制出一個新的設備驅(qū)動程序。