監(jiān)控軟件設(shè)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(shè)備驅(qū)動程序的編制原理與實現(xiàn)。

關(guān)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(wù)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(yīng)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(shè)備驅(qū)動程序畢竟有限，因此編制設(shè)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(shè)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(gòu)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(shè)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(shè)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(jié)構(gòu)。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(shè)備驅(qū)動程序，而設(shè)備驅(qū)動程序根據(jù)需要，再調(diào)用設(shè)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(shè)備構(gòu)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(shè)備構(gòu)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(shè)備進行一些必須的初始化工作。然后MCGS按設(shè)定的采集周期調(diào)用CollectDevDat接口，從設(shè)備采集數(shù)據(jù)或向設(shè)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(shè)備操作功能時，MCGS調(diào)用RunDevCommand接口，以執(zhí)行設(shè)備的特定功能。

2編程實現(xiàn)

常用設(shè)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(guān)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)定在儀表中存放的地址，dat2為要設(shè)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(shè)定（SV值）的命令來改變SV值。其他的參數(shù)設(shè)定也是類似的。至此設(shè)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(shè)備通道數(shù)據(jù)的類型和設(shè)備通道類型說明。例如：

所以每一個設(shè)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(shè)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(guān)的設(shè)備，必須調(diào)用一個串口父設(shè)備，子設(shè)備只負責按通信協(xié)議形成設(shè)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(shè)備調(diào)用父設(shè)備的幾個通信函數(shù)，包括

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