数传电台与MCGS工控组态软件通信研究.pdf

第2 5 卷第6 期电力自动化设备V 0 1 2 5N o 6 固p 2 0 0 5 年6 月 E l e c t r i cP o w e rA u t o m 砒i o nE q u i p m e n t J u n 2 0 0 5 数传电台与M C G S 工控组态软件通信研究 方彦军 牛兴林 南京师范大学电气与自动化工程学院 江苏南京2 1 0 0 4 2 摘要 简要介绍了数传无线电台通过R S 一2 3 2 总线与计算机的串口连接 并以四线制半双工方式的 工作机制通信 详细探讨了数传电台与工控组态软件M C G S M o n i t o ra n dC o n t r o lG e n e r a t e ds v s t e m 通信的三种方式 第一种是编制电台设备驱动程序挂接在M C G S 中实现通信 第二 三种方法 是在V B 环境下编制电台数据采集程序 其中第二种方法是利用对象链接与嵌入O L E O b i e c t s L i n k i n ga n dE m b e d d i n g 自动化操作M C G S 第三种方法是利用动态数据交换D D E D y n a m i cD a t a E x c h a n g e 连接方法与M C G S 进行数据交换实现通信 实际运行表明 三种方法均可实现数传电台 与M C G S 通信 且各有适用场合 关键词 数传电台 M C G S 设备驱动 O L E 自动化 动态数据变换 中图分类号 T N9 2 4文献标识码 A文章编号 1 0 0 6 6 0 4 7 2 0 0 5 0 6 0 0 3 8 0 3 M C G S M o n i t o ra n dC o n t r o lG e n e r a t e dS y s t e m 在国内的工控组态软件中比较优秀 功能完善 可维 护性强 且其采用开放式结构 系统可以与广泛的数 据源交换数据 M C G S 提供了一套可扩充的接口规 范和配套的高级开发工具包 由此提供了很强的可扩 充性 使M C G S 不仅可以通过设备驱动构件与下位 机通信 而且可以通过对象链接与嵌入O L E O b j e c t s n k i n ga n dE m b e d d i n g 自动化 动态数据交换D D E D y n a m i cD a t aE x c h a n g e O P C 和其他应用程序交 互 本文在利用M C G S 组建数传电台无线数据采 集系统时 对电台如何与M C G S 通信进行了研究 1 数传电台工作机制 数传无线电台 本文以摩托罗拉公司的G M 9 5 0 i 为例 一般配有外接R S 一2 3 2 接口 可直接和计算机 的串口相连接 数据传输方式为四线制的半双工通 信 即除了R X D T X D G N D 之外还有R T S R T S 信号 控制电台收发状态转换 3 4 当R T S 信号为高时 电 台为发送数据状态 当R r l l s 信号为低时 电台为接 收数据状态 因为电台为半双工通信 所以在一个 无线通信系统中不允许有两个以上的电台同时处于 发送状态 无线电台的发射机启动 从功率为0W 到最大功率称作发射机启动时间 及接收机的静噪 开启都需要一定的时间 这个时间根据不同的电台 从几毫秒到几百毫秒不等 在发送数据时 如果在 打开发射机时 即R T S 有效 立即向空中送出数据 D 由于此时发射机尚未稳定工作而接收方的 静噪也未打开 前面一段数据就会丢失 所以应该在 打开发射机后 等待1 0 0 2 0 0m s 后再送出数据 数 据发送完毕后 延时1 0 5 0 m s 后再关闭发射机 另 收稿日期 2 0 0 5 0 1 1 0 修回日期 2 0 0 5 一0 3 2 3 外 由于在传输的头 发射机启动至稳定 尾 接收 机静噪关闭一刹那 接收方的R X D 上会产生一些乱 码 就需要用软件进行 过滤 剔除这些乱码 由此可见 要实现上位机软件M C G S 与数传电 台通信 必须能够有效控制R 髑信号 即无论采用何 种方式通信 应用程序应该对串口进行有效控制 从 而实现电台对数据的发送接收 还有如何对乱码过 滤 以取出有效数据 电台作为一种信息传输设备 并没有相应的设 备命令 即电台并不适合单独开发设备驱动程序 应 该配合下位机的智能设备共同组成一个设备驱动 程序 简称为电台设备驱动程序 2 电台设备驱动方法 M C G S 提供了一套规范的设备驱动程序接口 允许用户根据自己需要定制设备驱动程序 设备构 件的实现方法和原理与标准V B 的A c t i v e X D L L 完 全一致 但必须遵守这些接口规范 才能用作M C G S 的设备驱动构件 其接口规范见文献 1 利用M C G S 的高级开发工具包 生成设备驱动 构件的源程序框架 之后便可以根据设备的特性和 含义完成其8 个方法功能的编制 从而完成定制的 设备驱动构件 M C G S 把实际外部设备分为独立的设备 父设 备和子设备三类 独立的设备是可独立工作 完成 特定数据输入输出功能的设备 父设备是本身不直 接处理数据输入输出 但起到管理其他设备工作的 设备 如串行口设备等 子设备是本身具有处理数据 输入输出的功能 但只有和对应的父设备一起才构 成完整工作系统的设备 如P L C 设备和带智能通信 功能的仪器仪表等 电台设备驱动属于子设备一类 由通用串口父设备管理电台设备的工作 万方数据 编写通信子设备驱动程序时 主要使用的就是 对串行端口进行操作 M C G S 根据驱动程序的实现 特点 充分运用3 2 位操作系统多任务多线程的优 势 把对串行端口的设置 初始化和读写操作全部封 装在M C G S 提供的串行通信父设备中 在通信子设 备驱动程序中只需调用父设备提供的标准串口读写 函数 即可完成各种功能通信子设备驱动程序的开 发编程工作 串行通信父设备提供的主要串行端口函数如下 C o m O u t D a t 是把数据写到串行端口输出到通信 设备 C o m A l l I n D a t 是将当前输入缓冲区的数据全部 读取 用来清空输入缓冲区 f u n c S e t R r I S 使R I S 信号置高 f u n c R e s e t R 佟使R 码信号置低 电台设备驱动程序流程大致如下 将设备命令 或有效数据放在1 个字节数组 b y t O u t p u t 内 在 R r I S 信号置高l o om s 后 用C o m O u t D a t 函数把数组 数据从串行端口送出 隔1 0 0 m s 后R r I s 信号置低 延 时2s 用C o m A l l I n D a t 函数将下位机送来的数据从 输入缓冲区全部读入 然后进行协议转换 数据处理 之类的工作 整个数据采集周期设定为5s 通信过程中数据发送和接收的主要代码如下 C a l l C m d P r o c e s s s t r C o m m O r d e r b r t O u t p u t 7 食令犍遵j o b j C o m 瑚P a r e n t f u n c S e t R 髑 D e l a y1 0 0 延时1 0 0 m s l n g R e t u m o b j C o m m P a r e n t C o m o u t D a t U b o u n d b y t O u t p u t b y t O u t p u t 发送数据 D e l a y2 0 0 延时2 0 0 m s o b j C o m m P a 心n t f u n c R e s e t R T S D e l a y2 0 0 0 延时2 0 0 0 m s l n g R e a d L e n o b j C o m m P a r e n t C o m A U I n D a t b y t I n p u t 接收数据 C a l lD a t P r o c e s s b y t I n p u t 数据处理 把生成的设备驱动构件 复制到用户定制设备 文件夹后 在组态环境中对设备进行组态配置 从而 实现了数传电台和组态软件M C G S 之间的通信 30 L E 自动化方法 M C G S 组态软件本身的自动化功能可以帮助用 户在其他应用程序中很方便地操纵M C G S 组态软件 的运行 如用户可以在一个程序里指挥M C G S 运行 环境打开某个窗口 执行某个策略 或者向某个设备 发出命令等 基本上 在M C G S 组态软件中用户脚 本程序可以完成的功能也都可以通过M C G S 组态软 件的自动化功能完成 t 实时数据库是M C G S 的核心 M C G S 把整个实 时数据库作为一个对象封装起来 提供一系列的方 法和属性 M C G S 运行后 实时数据库对象被暴露出 来 在其他应用程序中 通过O L E 自动化操作 就可 取到实时数据库对象 从而做到在外部应用程序直 接操作M C G S 的目的 下面介绍在应用程序中利用O L E 自动化读写 实时数据库的2 个方法 方法1 G e t V a l u e F r o m N a m e 用途 根据数据对象的名称读取数据对象的当 前值 使用范围 只用于运行环境 组态环境中无效 语法形式 G e t V a l u e F r o m N 籼e N 锄ea sS t r i n g V a l u ea sV 撕a n t a sL 0 n g 返回值 0 调用失败 0 调用成功 参数说明 N a m e 为字符数 数据对象的名称 V a l u e 为V 撕a I l t 型 存放读取的数据对象的当前值 方法2 S e t V a l u e F r o m N a m e 用途 根据数据对象的名称写入数据对象的当 前值 使用范围 只用于运行环境 组态环境中无效 语法形式 S e t V a l u e F m m N a m e N a m ea sS t r i n g V a l u ea sV 撕a n t a sL 0 n g 返回值 0 调用失败 0 调用成功 参数说明 N a m e 为字符数 数据对象的名称 V a l u e 为V 撕a n t 型 存放要写入数据对象的当前值 M C G S 的实时数据库对象及其对应的属性和方 法仅供扩充构件和外部应用程序在编程时使用 在 M C G S 内 脚本程序和表达式中 不能直接使用 在V B 环境下编制数传电台串口通信程序 其 中主要用到了M S C o m m 控件 其提供了非常丰富的 属性和方法 s t 6 利用它可以方便的对串行端口操作 对R T S 信号的控制也很简单 在把有效数据取出 后 便可以直接采用O L E 自动化方式 对运行环境 中的实时数据库进行读写操作 从而在M C G S 环境下 实现数据采集 并可以利用M C G S 强大的工程组态 功能 实现各种报表 曲线 报警 数据存盘等功能 下面给出在应用程序中操作M C G S 的主要代码 D i mD a t O b jA sO b j e e t S e tD a t O b i G e t O b i e c t M c g s R u n D a t a C e n t r e 在V B 环境下取到M C G S 运行环境下的实时 数据库 I fE r rT h e n M s g B o x 请先启动M C G S 运行环境 E n d E n dI f 有效数据存放在D a t a 2 数组中 D i mt tA sI n t e g e r iA sI n t e g e r m s gA sS t 五n g F o ri 0T o 2 t t D a t a i m s g D a t F o 彻a t i 0 0 D a t O b j S e t V a l u e F m m N a m em s g t t N e x ti 从而实现了数传电台和M C G S 之间的通信 万方数据 电力自动化设备 第2 5 卷 4D D E 方法 D D E 是在M i c m s o f tW i n d o w s 系统下使用共享 内存在两个应用程序之间进行数据交换的方式 它 的特点是如果数据在链接的应用程序中改变 则本 程序数据库中的数据也会发生变化 反之亦然 在V B 环境下编制好数传电台的通信程序后 关键是如何建立V B 程序与M C G S 之间的D D E 连 接 为说明方便起见 假设电台采集了3 个通道数 据 在经过协议分解 取出有效数据后 分别用3 个 文本框显示 在此种情况下V B 程序是作为服务器 M C G S 作为客户端 在V B 程序的工程属性生成选项 卡中把应用程序的标题名改为S e r D D E 作为D D E 连接的服务器名 窗体的L i n k M o d e l s o u r s e 以定 义其为数据源 L i n k T o p i c F o 珊D D E F o 珊D D E 作为D D E 连接的主题名 窗体的这2 个属性不能够 在运行时设置 T e x t l T e x t 2 T e x t 3 作为项目名 在 M C G S 的实时数据库中建立3 个数据对象 T 0 0 T D l 哟2 然后在D D E 连接管理窗口中 对3 个数据 对象进行D D E 连接配置 运行时首先要启动服务器 然后运行客户端 由 此用D D E 方法实现数传电台和M C G S 之间的通信 5 结论 所介绍的三种方法均可成功实现数传电台和工 控组态软件M C G S 之间通信 M C G S 提供了高级开 发平台 可直接生成源程序框架 电台设备驱动实现 方便 且设备构件与M C G S 运行在同一进程 速度 快 可靠性高 实时数据库提供了丰富的属性方法 可以非常方便利用O L E 自动化方式实现 并可充分 利用V B 语言的方便性扩充出很强大的功能 但速 度不如设备构件方式快 利用D D E 方式实现数据交 换 虽然实现方便 却有数据流通不畅和数据传输速 度慢等问题 适合用在数据量小 实时性不高的场合 在工控领域实现通信 遵守O P C 标准乃是大势 所趋 O P C 解决了工业过程控制领域内来自不同厂 商的硬件和软件部件协同工作的问题 按照O P C 规 范 硬件供应商只需提供一套符合O P CS e r v e r 规范 的程序组 而软件开发商只需要l 套具备O P C 客户 能力的软件 就可以与所有符合O P C 服务器规范的 程序组连接 获取需要的数据 相信利用O P C 技术 也可以解决数传电台与M C G S 之间的通信 参考文献 1 黄皎 刘建国 高敏 基于M C G S 的数据采集器驱动 程序设计 J 计算机工程 2 0 0 3 2 9 2 0 1 7 7 1 7 9 H U A N GJ i a o U UJ i a l l g I l o G A 0M i n D r i v e r sd e s i 印0 f d a t ac o l l e c t i o nb a s e do nM C G S J C o m p u t e rE n g i n e e d n g 2 0 0 3 2 9 2 0 1 7 7 1 7 9 2 杨永竹 M C G S 组网智能积算仪的流量监控系统及其串行 通信设计 J 仪表技术与传感器 2 0 0 4 9 2 3 2 4 Y A N GY o n g z h u D e s i g no fd r i v e rf o rs e r i a lc o m m u n i c a t i o n i nn e tf o m e db yi n t e l l e c t u a ln o wt o t a l i z e r sb a s e do nM C G S J I 鹏t r 岫e n tT 佻h l l i q 眦粕ds e n r 2 0 0 4 9 2 3 2 4 3 何志敏 梅大成 谭文学 一种基于无线传输的分布式数 据采集和控制系统 J 现代电子技术 2 0 0 4 2 7 1 9 2 7 2 8 H Ez h i m i n M E ID a c h e n g T A NW e n x u e Ad i b u t e d d a t aa c q u i r e da n dc o n t m U e ds y s t e mb a s e do nw i r e l e s s 讹n s m i s s i o n J M o d e mE l 打o I i cT 比h l I i q 眦 2 0 0 4 2 7 1 9 2 7 2 8 4 李润平 数传电台在计算机监控中的应用 J 电气传动 自动化 2 0 0 4 2 6 5 4 8 5 0 L I R u n p i n g A p p l i c a t i o no fd a t a s e ts t a t i o ni nc o m p u t e r s u p e n r i s i o n J E l e c t cD r i v eA 删t o m a 6 0 n 2 0 0 4 2 6 5 4 8 5 0 5 李旭东 陈俊杰 基于V B 中M S C o m m 控件的通信软件开 发与实现 J 电脑开发与应用 2 0 0 4 1 7 7 2 5 2 7 UX u d o n g C H E NJ u n j i e D e v e l o p m e n ta n di m p l e m e n t a t i o no fc o m m u n i c a t i o ns o f t w a r ei n S C o m mc o n n 0 1 w a r eb a s e do nV B J C o m p u t e rD e v e l o p m e n ta n dA p p c a 廿 璐 2 0 0 4 1 7 7 2 5 2 7 6 魏志强 利用V B 实现P C 机与多单片机远程无线通讯 J 微计算机信息 2 0 0 4 2 0 1 1 9 0 9 1 W E IZ h i q i a n g R e a l i z a t i o no ft 王l er e m o t ew i r e l e s sc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nP Ca n dm u l t is i n d e c h i pw i t hV B J C o n t r o l A u t o m a 6 叫I 2 0 0 4 2 0 1 1 9 0 一9 1 责任编辑 汪仪珍 作者简介 方彦军 1 9 5 7 一 男 福建福州人 教授 博士研究生导 师 从事检测与控制方面的教学与科研工作 R e s e a r c ho nc o m m u I l i c a t i o nb e t w e e nd a t ar a d i ot r a n s c e i v e ra n d1 V C G S F A N GY a n j u n N I UX i n g 1 i n S c h 0 0 1o fE 1 e c t d c a l A u t o m a t i o nE n 百n e e r i n g N a n j i n gN o 瑚a lU n i v e r s j t y N a n j i n g2 1 0 0 4 2 C h i n a A b s t m c t T h ew o r k i n gm e c h a n i s mo fd a t ar a d i ot m n s c e i v e ri si n t r o d u c e db r i e n y w h i c hc o m m u n i c a t e sw i t hc o m p u t