基于SOCK盯編程實現的組態(tài)軟件與控制器的網絡通訊

0 引言

組態(tài)軟件是面向工程監(jiān)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)領域非常廣泛，在工業(yè)監(jiān)控系統中發(fā)揮著越來越重要的作用。組態(tài)軟件要接收現場的采集數據，并形成動態(tài)畫面，以反映工業(yè)現場的各種狀態(tài)，并能夠對現場設備進行控制。這些都依賴于組態(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(jiān)控組態(tài)軟件運行環(huán)境的核心區(qū)，其功能直接決定著組態(tài)軟件的性能。本文在基于TCP／IP網絡協議和SOCKET接口技術的基礎上，介紹了基于IEC61131-3標準的組態(tài)軟件通訊模塊的設計與實現方法。

1 通信模塊功能

組態(tài)監(jiān)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)送過來的數據，并將數據顯示和保存。通信模塊根據用戶定義的通信協議實現工程師站組態(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，在整個組態(tài)軟件中，通信功能模塊擔負著上層組態(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、準確的反映設備運行狀況，設計時可采用基于TCP／IP協議的流式套接字(SOCK_STREAM)來實現組態(tài)軟件通信模塊的程序設計。

為了實現網絡通訊，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說，應該設計一個虛擬網絡接口層，以使能用windows提供的各種通訊API來為應用程序提供通用的網絡功能。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隔離開來，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接口可以實現網絡通信，通信模塊通常以動態(tài)鏈接庫的形式存在。

2.1 Socket套接字

Windows Sockets不是一種網絡協議，而是一套開放的、可支持多種協議的、Windows下的網絡編程接口。Winsock實際在計算機中提供了一個通信接口，應用程序在網絡上傳輸信息都可以通過這個Socket接口來實現。Windows Sockets分為三種類型：其中流式套接字(sock-stream)定義了一種可靠的面向連接的服務，它使用TCP作為傳輸層協議，可實現無差錯無重復地順序數據包傳輸；數據報套接字(sock-dgram)定義了一種無連接的服務，它使用UDP協議，數據通過相互獨立的報文進行傳輸，而且是無序的，同時不保證可靠和無差錯；原始套接字(sock-raw)允許對低層協議(如IP或ICMP)直接訪問，主要用于新網絡協議的實現和測試等。

圖2給出了一種典型的C／S(客戶端服務器)面向連接套接字調用的實現流程。