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COM组件技术在现场总线控制系统组态软件中的应用

2024-09-12 08:10:39 收藏本文下载本文

“天地一号”通过精心收集，向本站投稿了4篇COM组件技术在现场总线控制系统组态软件中的应用，下面小编给大家整理后的COM组件技术在现场总线控制系统组态软件中的应用，欢迎阅读!

篇1：COM组件技术在现场总线控制系统组态软件中的应用

COM组件技术在现场总线控制系统组态软件中的应用

摘要：简要介绍现场总线控制系统的组成以及组成软件的功能，重点讲述了COM组件技术在组态软件中的应用及VxD驱动程序的开发。

关键词：现场总线组态软件COMVxD

COM（ComponentObjectModel）组件技术是构造二进制兼容软件的规范，通过它可以建立能够相互传输数据的组件，其服务器-客户机结构非常适合工控软件应用程序的开发。由于工控软件不仅包括PC机上的HMI（人-机界面）程序，还包括与各种基于ISA或PCI总线的数据采集卡进行数据交换的程序，这部分程序对开人员的硬件水平要求较高，而且开发难度较大，与HMI程序是相互独立的，所以可以把工控软件分成两部分，即把HMI程序作为客户机端程序，把与硬件进行数据交换的程序作为服务器端程序。基于这种思想，本文将服务器-客户机结构应用到现场总线控制系统的组态软件中，着重介绍客户机和服务器的功能及实现。首先介绍现场总线控制系统的组成。

1系统组成

现场总线控制系统主要由PC机、ISA或PCI总线智能适配器、智能测控模块、组态软件、HMI软件、COM服务器、用户软件等构成。

现场总线系统中所有信息的传递都是双向的，COM服务器介于智能适配器和上位机软件之间，负责完成数据的传输。上位机软件相当于客户机端应用软件，它使用COM服务器提供的接口来操作适配器，对适配器进行初始化及向特定单元写入和读出数据。

由于在Windows保护模式下不能直接访问存储器，所以需要编写VxD驱动程序，将物理地址转换成线性地址，然后COM就可以象使用DLL一样调用VxD的函数，完成对ISA或PCI总线智能适配器的操作。

从测控模块到上位机软件自下而下的数据传输完成了用户对测控模块的监测；而上层软件通过COM将数据送往适配器，再由适配器送往测控模块，实现了用户对测控模块工作参数的设置及工作状态的管理。图1给出了系统软件结构框图。

2组态软件的功能

现场总线控制系统组态软件是一套基于Windows98和Windows平台（或更高版本）、用于快速构造和生成上位机监控系统的组成软件，它提供了从数据采集到数据处理、远程控制、报警处理、报表输出等实际工程问题的完整解决方案。它使用COM服务器提供的接口与适配器进行数据交换，是COM客户机端的程序。

3COM组件技术

组件是完成一定功能的软件块，可以被其它程序使用，而且容易替换。为了使每个人编写的组件具有可移植性，必须建立一个标准，保证其兼容性和可互换性。COM正是这样一种标准，遵循COM规则就可以建立能够相互交换数据的.组件。

在现场总线控制系统中，COM组件服务器负责组态软件等上位机软件与智能适配器之间的数据传输，因为适配器通过CAN现场总线与测控模块连接，所以对适配器的操作就是对模块的监测与控制。

COM服务器提供的接口中有适配器初始化、模块检查、向模块发送数据及读取模块数据等函数。下面着重介绍数据发送接收模式及如何编写这4个有代表性的函数。

3.1适配器初始化函数

只有适配器初始化成功后，才能进行其它操作。由于在Windows保护模式下不能直接访问适配器，COM程序需要调用VxD程序将存储对应的物理地址转换成线性地址指针lpBaseAddress，这样对适配器的操作就转换成对以该指针为首地址的数组的操作。向这个数组的0x3F0、0x3F1和0x3F8单元分别写入上闰机节点号以及适配器与模块间的通信波特率和适配器程序规定的命令字0xC6（表示适配器初始化），等待几十ms后，如果适配器接收到上面的数据并做出适当的反应，它会将0x3F8单元清零，这就表示初始化适配器成功；如果该单元不为零，则初始化失败。

3.2数据传输格式

适配器初始化成功后，就可以同它交换数据了。下而简单说明一下发送数据和接收数据的格式。

适配器初始化得到的线性地址指针lpBaseAddress的1～5单元分别存放上位机节点号、模块节点号、保留字、发送或接收字节长度及模块操作的命令字。lpBaseAddress[6]～lpBaseAddress[256]存放所要发送的数据；从lpBaseAddress[0x106]单元开始存放接收到的数据，lpBaseAddress[0x3F8]存放操作适配器的命令字，适配器根据这个单元内容进行处理，如果是0xC6，则初始化适配器和模块上的CAN控制器；如果是0xC7，则将数组里的数送给模块上的E2PROM，模块收到数据后根据lpBaseAddress[5]的命令字进行相应处理；如果是0xB0，则按照接收到的数据配置模块工作状态；如果是0xA5，则将此时的测量值送到适配器上，由COM程序读出。

3.3模块检查函数

适配器初始化成功后，还要检查适配器与下面的测控模块

是否连接好，或者是否存在组态软件要组态的模块，也就是要进行模块检查操作。模块检查的命令字是0xAD，向数组的1～5单元分别写入上位机节点号、模块节点号、保留字、发送数据长度和模块检查命令字0xAD，向0x3F8单元写入0xC7（表示向适配器写入数据），等待几十ms后，如果0x3F8单元清零而且0x100单元被置为0xAA，表示该模块存在而且可以通信；否则，表明该模块不存在或者硬件上有问题。

3.4写适配器数据函数

在确定了网络中存在哪些可通信的模块之后，就可以向它们发送数据并进行配置。为了实现向适配器发送数据，总共编写了4个函数、SendData（[in]BYTESendBuf[256]）、SendFinish([in]BOOLbFinish)、FinishQuery（[out]BOOL*bFinish）和ReceiveResult([out]BOOL*bSendFinish)。SendData负责把一个模块所需要发送的数据以数组的形式放到服务器的一个二维数组（Room[64][256]）里，每个模块的数据作为一行。由于向适配器发送数据后，要等待一段时间判断模块是否接收成功，所以SendFinish中开启辅助线程来发送数据并等待结果，这相可不占用COM主程序的时间，使客户调用接口函数后能立即返回，执行其它操作。FinishQuery查询数据发送是否结束。ReceiveResult弹出一个非模式对话框，显示哪些模块接收到数据，哪些没有。

3.5读适配器数据函数

除了向适配器发送数据，还可以从适配器上读取模块传上来的数据。读取数据的命令字是0xA5。实现该任务的函数是GetPV([in]BYTEbDesNode，[out]floatvalue[8])，第一个参数是模块节点号，第二个参数是返回的测量值数组。

这里，COM是用ATL编写的本地服务器，COM对象的线程是套间线程。接口定义了6个函数，COM程序流程图如图2所示。

COM对象接口的函数声明以及适配器初始化的程序如下：

COM接口定义：

interfaceINCardWork:IDispatch

{

[id(1),helpstring(“适配器初始化函数，返回值为是否成功”)]

HRESULTNcardInit([in]BYTE

bSrcNode,[in]BYTEbIntrAdd,[in]BYTEbRate,[in]longbSegmantAdd,[out]BOOL*flag);

[id(2),helpstring(“将客户端传送的数组赋值给Room[][]”)]

HRESULTSendData[in]BYTESendBuf[256])；

[id(3),helpstring(“启动多线程”)]

HRESULTSendFinish([in]BOOLbFinish);

[id(4),helpstring(“此函数返回值表示数据是否已向下位机发送完毕，同时可显示哪些模块未被配置，通常在此函数前先用FinishQuery([out]BOOL*bFinish)查询发送是否完毕”)]

HRESULTReceiveResult([out]BOOL*bSendFinish);

[id(5)],helpstring(“此函数返回值表示数据是否已向下位机发送完毕，“真”表示发送完毕”)]

HRESULTFinishQuery([out]BOOL*bFinish);

[id(6)，helpstring(“网络检查，用来在发送数据前检测是否有该节点存在”)]

HRESULTNetCheck[in]BYTEsour,[in]BYTEdes,[in]BYTEtype,[out]BOOL*flag);

[id(7),helpstring(“读取模块的测量值”)]

HRESULTGetPV([iv]BYTEbDesNode,[out]floatvalue[256])；

}

适配器初始化函数：

#include

#include“winioctl.h”

//包含其它头文件

……

STDMETHODIMPCNCardWork::NcardInit(BYTEbSrcNode,BYTEbIntrAdd,BYTEbRate,longbSegmentAdd,BOOL*flag)

{

NcardCtrlcardctrl;//NcardCtrl类的函数调用VxD函数

exbSrcNode=bSrcNode;//给上位机节点赋值

exbRate=bRate;//下位机与适配器的通信波特率

BOOLtransfersign;//初始化是否成功标志

DWORDdwSegmentaddress=bSegmentAdd;//适配器段地址

HANDLEhDevice=NULL;//指向线性指针对句柄

LpBaseAddress=(PBYTE)cardctrl.MapLinearAddress(dwSegmentaddress,0x400,hDevice);

//调用VxD函数，获得指向ISA总线物理地址的线性地址指针

cardctrl,UnMapLinearAddress(lpBaseAddress,hDevice);

//关闭VxD

//调用适配器初始化函数

_outp(0x310,0x01);//打开邮箱锁

lpBaseAddress[0x3F0]=bSrcNodeNumber;//上位机节点号

lpBaseAddress[0x3F1]=bRate;//波特率

lpBaseAddress[0x3F8]=0xC6;//适配器初始化命令字

DrvDelay(20,false);//延时20ms

…………//初始化后其它操作

_outp(0x310,00)；//关闭邮箱锁

returnS_OK;

}

4虚拟设备驱动程序

VxD是虚拟设备驱动程序（VirtualDeviceDriver）的缩写，中间的x表示某一设备。它能够无限制地访问所有硬件设备、自由地检测操作系统的数据结构（如描述符和页表）以及访问任何内存位置。

本文中，VxD将ISA总线对应的物理地址转换成段线性地址，供应用程序使用。VxD的开发工具是VtoolsD，转换时用的函数为MapPhysToLinear。以下是部分程序代码：

//定义结构体

typedefstruct_MapDevRequest

{

PVOIDmdr_PhysicalAddress;DWORDmdr_SizeInBytes;

PVOIDmdr_LinearAddress;WORDmdr_Status;

}MAPDEVREQUEST,*PMAPDEVREQUEST;

#include

//包含其它头文件

…………

PARAMSpDIOCParams

{

PMAPDEVREQUESTpRea;//自己定义的结构体

switch(pDIOCParams->dioc_IOCtlCode)

{

caseDIOC_OPEN:

caseDIOC_CLOSEHANDLE:break;

caseMDR_SERVICE_MAP:

pReq=*(PMAPDEVREQUEST*)pDIOCParams->dioc_InBuf;

pReq->mdr_LinearAddress=MapPhysToLinear

(pReq->mdr_PhysicalAddress,pReq->mdr_SizeInBytes,0);

if(pReq->mdr_LinearAddress==NULL)

pReq->mdr_Status=MDR_STATUS_ERROR;

else

pReq->mdr_Status=MDR_STATUS_SUCCESS;

break;

caseMDR_SERVICE_UNMAP:break;

default:

returnERROR_INVALID_FUNCTION;

}

returnDEVIOCTL_NOERROR;

}

在现场总线控制系统中使用COM组件技术，不仅可以使数据传输部分的功能独立于客户端程序，减小开发难度，而且使其可以被任何支持二进制代码的程序如Excel电子表格等直接调用。当系统中采用服务器和客户端方式时，代码更加易于维护。即使要升级服务器端程序，只要接口不变，其客户端程序也完全不需要修改，大量后续工作被减轻。象服务器端一样，客店端也只需关心服务器的接口，而不必考虑其如何实现数据交换。也就是说，COM服务器或客户机中的一端功能发生改变，只要其接口保持不变，另一端不需修改就可以工作。本文所介绍的技术已在胜利油田某注水站等实际工程项目中得到成功的应用。

篇2：COM组件技术在现场总线控制系统组态软件中的应用

COM组件技术在现场总线控制系统组态软件中的应用

摘要：简要介绍现场总线控制系统的组成以及组成软件的功能，重点讲述了COM组件技术在组态软件中的应用及VxD驱动程序的开发。

关键词：现场总线组态软件 COM VxD

COM（Component Object Model）组件技术是构造二进制兼容软件的规范，通过它可以建立能够相互传输数据的组件，其服务器-客户机结构非常适合工控软件应用程序的开发。由于工控软件不仅包括PC机上的HMI（人-机界面）程序，还包括与各种基于ISA或PCI总线的数据采集卡进行数据交换的程序，这部分程序对开人员的硬件水平要求较高，而且开发难度较大，与HMI程序是相互独立的，所以可以把工控软件分成两部分，即把HMI程序作为客户机端程序，把与硬件进行数据交换的程序作为服务器端程序。基于这种思想，本文将服务器-客户机结构应用到现场总线控制系统的组态软件中，着重介绍客户机和服务器的功能及实现。首先介绍现场总线控制系统的组成。

1 系统组成

现场总线控制系统主要由PC机、ISA或PCI总线智能适配器、智能测控模块、组态软件、HMI软件、COM服务器、用户软件等构成。

现场总线系统中所有信息的传递都是双向的，COM服务器介于智能适配器和上位机软件之间，负责完成数据的`传输。上位机软件相当于客户机端应用软件，它使用COM服务器提供的接口来操作适配器，对适配器进行初始化及向特定单元写入和读出数据。

2 组态软件的功能

现场总线控制系统组态软件是一套基于Windows 98和Windows 2000平台（或更高版本）、用于快速构造和生成上位机监控系统的组成软件，它提供了从数据采集到数据处理、远程控制、报警处理、报表输出等实际工程问题的完整解决方案。它使用COM服务器提供的接口与适配器进行数据交换，是COM客户机端的程序。

3 COM组件技术

组件是完成一定功能的软件块，可以被其它程序使用，而且容易替换。为了使每个人编写的组件具有可移植性，必须建立一个标准，保证其兼容性和可互换性。COM正是这样一种标准，遵循COM规则就可以建立能够相互交换数据的组件。

在现场总线控制系统中，COM组件服务器负责组态软件等上位机软件与智能适配器之间的数据传输，因为适配器通过CAN现场总线与测控模

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篇3：DDE与COM技术在组态软件开发中的应用

DDE与COM技术在组态软件开发中的应用

摘要：介绍了VC和Matlab通过COM与DDE技术在组态软件开发中的应用方法，发挥了Matlab在数值计算中的强大功能和InTouch在人机对话界面开发中的独特效果。

关键词：MatlablnTouchCOMDDE组态软件

随着各类嵌入式系统和现场总线的蓬勃发展，组态软件越来越成为工业自动化系统中的灵魂。它在实时数据存储、检索和图形显示及人机对话等方面都具有独特的效果。但是组态软件的脚本语言非常简单，在数据处理、算法实现等方面相对薄弱。这从一定程度上限制了组态软件在工业自动化中的应用。

Matlab作为一款优秀的数值计算软件，提供了应用于信号处理、工业控制、应用数学等各个领域的工具箱，但是它对运行环境的要求非常高，而且占用了庞大的系统资源，生成实用的人机对话界面的能力不强。

为了开发出具有友好人机对话界面、实现多种控制算法并完成实时数字信号处理的组态软件，可以使用Matlab进行数值计算，将处理后的数据传输给组态软件进行人机对话界面开发，以此发挥它们各自的优点。这样，开发软件之间的数据交换和处理就成为问题的关键。

本文根据Matlab和应用非常广泛的组态软件In―Touch提供的编程接口和数据通信协议，提出了一种使用DDE和COM技术进行组态软件开发的方法。

1基本思路与系统构架

动态数据交换(DDE)是一个由Microsoft开发的通信协议。该协议允许在Windows环境中的应用程序之间彼此发送／接收数据和指令。它在两个同时运行的应用程序之间实现客户服务器关系。服务器应用程序提供数据并接收对这些数据感兴趣的其它应用程序的请求。发请求的应用程序叫做客户。InTouch可以利用Microsoft的DDE与其他Windows程序通信，并可同时作为客户或服务器程序。

Matlab提供了多种混合编程的方法，但是这些方法大都不能脱离Matlab的运行环境，也不方便其它应用程序调用。为了摆脱Matlab运行环境，并在其基础上进行功能模块设计，方便其它应用程序调用，MathWorks公司推荐使用COMbuilder在Matlab环境下开发COM。COM是ComponentObjectModule的简称，它是一种通用的对象接口，任何语言只要按照这种接口标准就可以调用它。

这样，可以使用Matlab开发COM组件，在VC下开发DDE服务程序，使其与InTouch进行数据通信，而这个DDE服务程序调用Matlab开发的COM进行数值处理和算法实现。在实际工业自动化的组态软件开发中，可以使用VC进行数据的采集、命令的发送和复杂的流程控制；使用Matlab下开发的COM完成复杂的算法实现和数字信号处理编程；在InTouch下实现人机对话界面并接收使用者的`命令。具体的系统构架如图1所示。

2应用实现

WindowsDDE功能应用的核心是DDE事务管理库(DDEML)，它负责管理Windows操作系统下应用程序间的DDE会话和通信，还向用户提供了一系列的应用程序接口API函数。

DDE实现程序间的通信是通过三个标识约定的：

应用程序名(Application)：进行DDE对话双方的名称；

主题(Topic)：被讨论的数据域；

项目(Item)：被讨论的特定数据对象。

在DDE服务程序中首先使用DdeInitialize进行初始化，然后调用DdeCreateStringHandle建立应用程序名、主题和项目等标识的句柄，再通过DdeNameService在操作系统中注册DDE服务程序的名字。根据这些句柄，客户程序就可以使用它提供的DDE服务了。在VC++中的程序实现如下：

#include……

DWORDidInstc＝0，iData；／／iDate是项目对应的数据

HSZhszSvr，hszTopic，hszIrem；

DdeInitialize(&idInst，(PFNCALLBACK)DdeCallback，CBF_

FAIL_EXECUTES┃CBF_SKIP_ALLNOTIFICATIONS，0L)；

／／建立应用程序名、主题和项目等标识的句柄

hszSvr＝DdeCreateStringHandle(idInst，“DDEApp”，0)；

hszTopic=DdeCreateStringHandl

e(idInst，“DDEAppTopic”，0)；

hszItem=DdeCreateStringHandle(idInst，“DDEApphem”，0)；

／／在操作系统中注册该DDE服务

DdeNameService(idInst，hszSvr，0L，DNS_REGISTER)；

……

DDE服务程序的核心部分是一个回调函数，它处理所有DDE消息及相应数据请求。DDE服务程序回调函数的代码如下：

HDDEDATACALLBACKDdeCallback(WORDusType，WORDusFmt，HCONVhConv，HSZhsz1，HSZhsz2，HDDE―DATAhData，DWORD1Datal，DWORD1Data2){CHARsz[5]

if(usType＝＝XTYP_CONNECT){／／得到连接请求return((HDDEDATA)TRUE)；

}

／／校验主题、项目的句柄及数据格式

if(hszl=＝hszTopic&&hsz2＝=hszItem&&usFmt＝＝CF_TEXT){

if(usType＝＝XTYP_REQUEST‖usType==XTYP_ADVREQ){／／得到数据请求

_itoa(iData，sz，10)；／／将数据转换为文本格式

returnDdeCreateDataHandle(idInst，(LPBYTE)sz，

strlen(s2)十1，0L，hszItem，CP_TEXT，0)；

}

if(usType＝＝XTYP_POKE){／／得到客户端发送来的数据

DdeGetData(hData，(LPBYTE)sz，strlen(sz)十1，0L)；

iData＝atoi(sz)；／／保存数据

DdePostAdvise(idInst，hszTopic，hszItem)；

return((HDDEDATA)DDE_FACK)；

}

return0；

}

在任何需要向DDE客户端发送数据时使用Dde-PostAdvise触发XTYP_ADVREQ，从而达到向客户程序发送数据的目的。

在InTouch的标记名字典中定义I／O类型变量，以此调用DDE服务程序发送过来的数据。在声明I／O类型的访问名时只要确定DDE服务程序的应用程序名、主题名和项目名即可。

组态软件中的数值计算和实时数字信号处理部分在Matlab中实现并以COM组件的方式提供。这个部分的关键是Matlab下M文件的编写、COM组件的形成和DDE服务程序中对COM的调用。

COM组件实际是一个C十十类，但接口都是纯虚类，组件从接口派生而来。在Matlab下通过键人comtool启动combuilder，根据提示设置类的名字和一些其它选项。为这个类添加方法(methods)通过向工程中添加M文件实现。这个M文件不是脚本文件而是函数文件。添加属性(Properties)则是在M文件中通过Global定义。至于事件(events)则需要用到语法％#event。举例说明如下：

％mymethod．m文件源代码％myevent．m文件源代码

functionmymethodfunctionmyevent

globalmValue；％#event

……

将以上两个文件添加到这个工程中则添加了一个方法mymethod、属性mValue和事件myevent。通过编译生成一个d11文件。这个dll就是COM的发布形式。

在VC中调用此COM与调用其它COM是一样的，所不同的是需要在VC的工程中包含Matlab提供的文件，具体操作是在Includefiles中添加＼externclude＼和＼externn＼cpp，在Libraryfiles中添加＼extern＼win32和＼extern＼win32＼Mi-crosoft。

Combuilder也提供了COM组件的打包工具，它生成一个自解压文件，通过它实现必要的DLL安装和COM注册

。

在DDE服务程序中调用COM组件进行数值计算和信号处理并向InTouch提供DDE服务，在InTouch中通过调用DDE传来的数据充实人机对话界面并接收操作者的命令以完成系统的功能。

3实际开发中细节问题的考虑

Matlab下的COM组件开发是Matlab6．5才有的功能，早期的版本并没有这个模块。另外，并不是所有的Matlab工具箱都支持COM编译，这时可以考虑使用其它的函数代替，也可以使用DDE调用Matlab函数，但是这样不能脱离Matlsb的运行环境。

在组态软件中使用DDE和COM技术可以充分发挥Matlab在数值计算中的功能和InTouch在人机对话界面开发中的独特效果，适用于功能模块设计和大规模组态软件的开发。