運(yùn)用VC#編程通過(guò)OPC方式實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與西門子PLC通訊－異

運(yùn)用VC#編程通過(guò)OPC方式實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與西門子PLC通訊－異步篇

在上一次發(fā)表的<運(yùn)用VC#編程通過(guò)OPC方式實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與西門子PLC通訊>主要講的是同步通訊，本文將主要講解如何編程實(shí)現(xiàn)異步通訊，通過(guò)講解你也將會(huì)知道同步通訊與異步通訊的區(qū)別，以及在什么情況下使用異步通訊。

1、 配置OPC服務(wù)器
　　對(duì)于服務(wù)器的配置與同步通訊的配置一樣，這里不需再講解，若有不清楚的，可以參閱之前發(fā)布的<運(yùn)用VC#編程通過(guò)OPC方式實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與西門子PLC通訊>

2、 OPC編程
　　變量組、項(xiàng)的命名規(guī)則與同步通訊的一樣，這里不再描敘，下面主要就開(kāi)發(fā)一個(gè)異步通訊類 AsynServer來(lái)講解如何編程。

<1>、引用
　　在VC#開(kāi)發(fā)環(huán)境中添加對(duì)OpcRcw.Da庫(kù)以及OpcRcw.Comn庫(kù)的引用，該庫(kù)屬于.NET庫(kù)，不屬于COM庫(kù)，西門子雖然編寫(xiě)了類庫(kù)，以提供對(duì).NET平臺(tái)的支持，但這些類庫(kù)仍然難于編程，里面包含了大量的在托管和非托管區(qū)傳輸數(shù)據(jù)，因此我們需要在它的基礎(chǔ)上再開(kāi)發(fā)一個(gè)類庫(kù)，以簡(jiǎn)化以后的編程，首先在類的開(kāi)頭使用命名空間：
using OpcRcw.Comn;
using OpcRcw.Da;
using System.Runtime.InteropServices;
using System.Collections;

<2>、編程
　　異步編程的原理就是在OPC服務(wù)器那邊檢測(cè)當(dāng)前活動(dòng)的變量組，一但檢測(cè)到某一個(gè)變量，譬如變量Q0.0從1變成0，就會(huì)執(zhí)行一個(gè)回調(diào)函數(shù)，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)變量發(fā)生變化時(shí)需要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作，在這里可以采用委托來(lái)實(shí)現(xiàn)該功能。

　　1、 在命名空間的內(nèi)部、類 AsynServer聲明之前添加委托的申明：
// 定義用于返回發(fā)生變化的項(xiàng)的值和其對(duì)應(yīng)的客戶句柄
public delegate void DataChange(object[] values,int[] itemsID);

　　2、 該類繼承于西門子提供的庫(kù)接口IOPCDataCallback
public class AsynServer:IOPCDataCallback
在類的開(kāi)頭部分聲明變量：
struct groupStru
{
public int groupID;
public object groupObj;
}
internal const int LOCALE_ID = 0x407; //本地語(yǔ)言
private Guid iidRequiredInterface;
private string serverType="";
private int hClientGroup = 0; //客戶組號(hào)
private int nSvrGroupID; // server group handle for the added group
private Hashtable hashGroup; //用于把組收集到一起
private int hClientItem=0; //Item號(hào)

　　 3、編寫(xiě)構(gòu)造函數(shù)，接收委托參數(shù)已確定當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)需要執(zhí)行的方法入口點(diǎn)：
//創(chuàng)建服務(wù)器
//svrType 服務(wù)器類型的枚舉
//dataChange 提供用于在數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)需要執(zhí)行的函數(shù)入口
public AsynServer(ServerType svrType,DataChange dataChange)
{
switch(svrType)
{
case ServerType.OPC_SimaticHMI_PTPRO:
serverType="OPC.SimaticHMI.PTPro";break;
case ServerType.OPC_SimaticNET:
serverType="OPC.SimaticNET";break;
case ServerType.OPC_SimaticNET_DP:
serverType="OPC.SimaticNET.DP";break;
case ServerType.OPC_SimaticNET_PD:
serverType="OPC.SimaticNET.PD";break;
case ServerType.OPCServer_WinCC:
serverType="OPCServer.WinCC";break;

}
hashGroup=new Hashtable(11);
dtChange=dataChange;
}
　　
　　4、創(chuàng)建服務(wù)器
// 創(chuàng)建一個(gè)OPC Server接口
//error 返回錯(cuò)誤信息
//若為true，創(chuàng)建成功，否則創(chuàng)建失敗
public bool Open(out string error)
{
error="";bool success=true;
Type svrComponenttyp ;
//獲取 OPC Server COM 接口
iidRequiredInterface = typeof(IOPCItemMgt).GUID;
svrComponenttyp = System.Type.GetTypeFromProgID(serverType);
try
{
//創(chuàng)建接口
pIOPCServer =(IOPCServer)System.Activator.CreateInstance(svrComponenttyp);
error="";
}
catch (System.Exception err) //捕捉失敗信息
{
error="錯(cuò)誤信息:"+err.Message;success=false;
}
return success;
}

　5、 編寫(xiě)添加Group的函數(shù)
///
/// 添加組
///
/// 組名
/// /創(chuàng)建時(shí)，組是否被激活
/// //組的刷新頻率，以ms為單位
/// 返回錯(cuò)誤信息
/// 若為true，添加成功，否則添加失敗
public bool AddGroup(string groupName,int bActive,int updateRate,out string error)
{
error="";bool success=true;
int dwLCID = 0x407; //本地語(yǔ)言為英語(yǔ)
int pRevUpdateRate;
float deadband = 0;
// 處理非托管COM內(nèi)存
GCHandle hDeadband;
IntPtr pTimeBias = IntPtr.Zero;
hDeadband = GCHandle.Alloc(deadband,GCHandleType.Pinned);
try
{
pIOPCServer.AddGroup(groupName, //組名
bActive, //創(chuàng)建時(shí)，組是否被激活
updateRate, //組的刷新頻率，以ms為單位
hClientGroup, //客戶號(hào)
pTimeBias, //這里不使用
(IntPtr)hDeadband,
dwLCID, //本地語(yǔ)言
out nSvrGroupID, //移去組時(shí)，用到的組ID號(hào)
out pRevUpdateRate, //返回組中的變量改變時(shí)的最短通知時(shí)間間隔
ref iidRequiredInterface,
out pobjGroup1); //指向要求的接口
hClientGroup=hClientGroup+1;
groupStru grp=new groupStru();
grp.groupID=nSvrGroupID;grp.groupObj=pobjGroup1;
this.hashGroup.Add(groupName,grp);//儲(chǔ)存組信息
// 對(duì)異步操作設(shè)置回調(diào)，初始化接口
pIConnectionPointContainer = (IConnectionPointContainer)pobjGroup1;
Guid iid = typeof(IOPCDataCallback).GUID;
pIConnectionPointContainer.FindConnectionPoint(ref iid,out pIConnectionPoint);
pIConnectionPoint.Advise(this,out dwCookie);
}
catch (System.Exception err) //捕捉失敗信息
{
error="錯(cuò)誤信息:"+err.Message;success=false;
}
finally
{
if (hDeadband.IsAllocated) hDeadband.Free();
}
return success;
}
編寫(xiě)激活、或者取消激活組的函數(shù)

　　在同步編程中對(duì)于組的激活或者取消激活沒(méi)有實(shí)質(zhì)的意義，但在異步通訊編程中卻異常重要，這是因?yàn)镺PC服務(wù)器只對(duì)當(dāng)前處于活動(dòng)狀態(tài)的組中的變量進(jìn)行監(jiān)控，同時(shí)這也是很有必要的，因?yàn)槲覀兛梢园巡煌缑嬷械淖兞烤幊滩煌慕M，即同一界面中的變量規(guī)成一個(gè)組，而在某一時(shí)刻提供給用戶的只有一個(gè)界面，讓該界面中用到的組處于活動(dòng)狀態(tài)，這樣執(zhí)行委托調(diào)用時(shí)只會(huì)執(zhí)行于該界面中有關(guān)的變量檢測(cè)，而如果讓所有的組處于活動(dòng)狀態(tài)，則當(dāng)前沒(méi)有顯示給用戶的界面用到的變量若發(fā)生變化也會(huì)觸發(fā)對(duì)委托函數(shù)的調(diào)用，這根本是沒(méi)有必要的，同時(shí)會(huì)大大降低程序的性能，請(qǐng)嚴(yán)格控制組的激活。
///
/// 激活或者取消激活組
///
/// 指定組名
/// true為激活，false為取消激活
/// 若有錯(cuò)誤，返回錯(cuò)誤信息
/// 若為true，添加成功，否則添加失敗
public bool AciveGroup(string groupName,bool toActive,out string error)
{
error="";bool success=true;
//通過(guò)名稱獲取組
object grp=((groupStru)hashGroup[groupName]).groupObj;
IOPCGroupStateMgt groupStateMgt=(IOPCGroupStateMgt)grp;
//初始化傳遞參數(shù)
IntPtr pRequestedUpdateRate = IntPtr.Zero; //由客戶指定的Item更新間隔時(shí)間
int nRevUpdateRate = 0; //由服務(wù)器返回的能夠更新的最短時(shí)間間隔
IntPtr hClientGroup = IntPtr.Zero; //客戶組
IntPtr pTimeBias = IntPtr.Zero;
IntPtr pDeadband = IntPtr.Zero;
IntPtr pLCID = IntPtr.Zero;

// 激活或者取消激活組
int nActive = 0;
GCHandle hActive = GCHandle.Alloc(nActive,GCHandleType.Pinned);
if(toActive)
hActive.Target = 1;
else
hActive.Target = 0;
try
{
groupStateMgt.SetState(pRequestedUpdateRate,out nRevUpdateRate,hActive.AddrOfPinnedObject(),pTimeBias,pDeadband,pLCID,hClientGroup);
}
catch(System.Exception err)
{
error="錯(cuò)誤信息:"+err.Message;success=false;
}
finally
{
hActive.Free();
}
return success;
}

7、 向指定的組中添加變量的函數(shù)
///
/// 向指定的組添加一系列項(xiàng)
///
/// 指定組名
/// 完整的item名數(shù)組
/// 由服務(wù)器返回讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)需要使用的item號(hào)
/// 無(wú)錯(cuò)誤，返回true，否則返回false
public bool AddItems(string groupName,string[] itemsName,int[] itemsID)
{
bool success=true;
OPCITEMDEF[] ItemDefArray=new OPCITEMDEF[itemsName.Length];
for(int i=0;i<ITEMSNAME.LENGTH;I++)
{
hClientItem=hClientItem+1; //客戶項(xiàng)自動(dòng)加1
ItemDefArray[i].szAccessPath = ""; // 可選的通道路徑，對(duì)于Simatiic Net不需要。
ItemDefArray[i].szItemID = itemsName[i]; // ItemID, see above
ItemDefArray[i].bActive = 1; // item is active
ItemDefArray[i].hClient = hClientItem; // client handle ，在OnDataChange中會(huì)用到
ItemDefArray[i].dwBlobSize = 0; // blob size
ItemDefArray[i].pBlob = IntPtr.Zero; // pointer to blob
ItemDefArray[i].vtRequestedDataType = 4; //DWord數(shù)據(jù)類型
}
//初始化輸出參數(shù)
IntPtr pResults = IntPtr.Zero;
IntPtr pErrors = IntPtr.Zero;
try
{
// 添加項(xiàng)到組
object grp=((groupStru)hashGroup[groupName]).groupObj;
((IOPCItemMgt)grp).AddItems(itemsName.Length,ItemDefArray,out pResults,out pErrors);

int[] errors = new int[itemsName.Length];
IntPtr pos = pResults;
Marshal.Copy(pErrors, errors, 0,itemsName.Length);
for(int i=0;i
{
if (errors[i] == 0)
{
OPCITEMRESULT result = (OPCITEMRESULT)Marshal.PtrToStructure(pos, typeof(OPCITEMRESULT));
itemsID[i] = result.hServer;
pos = new IntPtr(pos.ToInt32() + Marshal.SizeOf(typeof(OPCITEMRESULT)));
}
else
{
String pstrError;
pIOPCServer.GetErrorString(errors[0],0x407,out pstrError);
success=false;
break;
}
}
SetItenClient(groupName,itemsID,itemsID); //要求始終只有一個(gè)組被激活，才不會(huì)引起沖突。
}
catch (System.Exception err) // catch for error in adding items.
{
success=false;
//error="錯(cuò)誤信息:"+error+err.Message;
}
finally
{
// 釋放非托管內(nèi)存
if(pResults != IntPtr.Zero)
{
Marshal.FreeCoTaskMem(pResults);
pResults = IntPtr.Zero;
}
if(pErrors != IntPtr.Zero)
{
Marshal.FreeCoTaskMem(pErrors);
pErrors = IntPtr.Zero;
}
}
return success;
}
　　
　　說(shuō)明：使用該函數(shù)時(shí)，在類的開(kāi)頭，應(yīng)該先聲明整數(shù)數(shù)據(jù)，以用于保存由本函數(shù)返回的服務(wù)器對(duì)每一項(xiàng)分配的Item ID號(hào)：
　　8、 下面編寫(xiě)的是一個(gè)最重要的重載函數(shù)，當(dāng)檢測(cè)到當(dāng)前活動(dòng)組中的某個(gè)變量發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)調(diào)用委托。

//數(shù)據(jù)變化時(shí)處理的問(wèn)題
public virtual void OnDataChange ( Int32 dwTransid ,
Int32 hGroup ,
Int32 hrMasterquality ,
Int32 hrMastererror ,
Int32 dwCount ,
int[] phClientItems ,
object[] pvValues ,
short[] pwQualities ,
OpcRcw.Da.FILETIME[] pftTimeStamps ,
int[] pErrors )
{
dtChange(pvValues,phClientItems);

}
　　該函數(shù)的代碼只有一句，即調(diào)用委托函數(shù)。
　　以上編寫(xiě)的是需要實(shí)現(xiàn)監(jiān)控的最重要的方法，當(dāng)然不完善，還有許多方法和重載函數(shù)可以編寫(xiě)，這里就不詳細(xì)介紹。

　　9、 編寫(xiě)基本的測(cè)試程序，用于檢測(cè)上面編寫(xiě)的異步類AsynServer

<1>、 重新創(chuàng)建一個(gè)工程，添加對(duì)上面編寫(xiě)的異步類的引用，并在類的開(kāi)頭部分添加變量聲明：
//聲明委托
private S7Connection.DataChange dt;
//聲明服務(wù)器
S7Connection.AsynServer server;

<2>、初始化服務(wù)器數(shù)據(jù)
dt=new S7Connection.DataChange(DataChange);
server =new AsynServer(S7Connection.ServerType.OPC_SimaticNET,dt);
string err;
server.Open(out err);
server.AddGroup("maiker",1,300,out err);
server.AddItems("maiker",m1,nt1);
server.AddGroup("maiker1",1,300,out err);
server.AddItems("maiker1",m2,nt2);
nt[0]=nt1[0];nt[1]=nt1[1];

<3>、添加兩個(gè)單選按鈕，用于選擇某個(gè)組，并編寫(xiě)相應(yīng)的程序
string err,err1;
if(server==null) return;
if(radioButton1.Checked)
{ nt[0]=nt1[0];nt[1]=nt1[1];
server.AciveGroup("maiker",true,out err);
server.AciveGroup("maiker1",false,out err1);

}
else
{
nt[0]=nt2[0];nt[1]=nt2[1];
server.AciveGroup("maiker1",true,out err);
server.AciveGroup("maiker",false,out err1);

}

<4>、添加文本框、按鈕等，并編寫(xiě)委托執(zhí)行函數(shù)：
private void DataChange(object[] obj,int[] itemsID)
{
for(int j=0;j<ITEMSID.LENGTH;J++)
{
if(itemsID[j]==nt[0])
this.textBox1.Text=obj[j].ToString();
if(itemsID[j]==nt[1])
this.textBox4.Text=obj[j].ToString();
}
}

　　其中參數(shù)obj用于返回當(dāng)前發(fā)生變化的變量的結(jié)果值，而itemsID返回當(dāng)前發(fā)生變化的變量的ID號(hào)，其與添加變量時(shí)服務(wù)器返回的ID號(hào)對(duì)應(yīng)。以上就是一個(gè)基本的測(cè)試函數(shù)，其相對(duì)同步編程來(lái)說(shuō)，應(yīng)該還簡(jiǎn)單一些。

3、 同步編程與異步編程的使用場(chǎng)合

　　一般來(lái)講，同步編程需要使用定時(shí)器來(lái)循環(huán)檢測(cè)變量，而異步編程則不需要，當(dāng)服務(wù)器檢測(cè)到數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，可以直接調(diào)用傳入的函數(shù)，從這方面來(lái)講，使用異步編程更簡(jiǎn)單一些，但同步編程使用外部的定時(shí)器控制，編程則會(huì)更加靈活，一般只監(jiān)控變量時(shí)可以使用異步編程，而當(dāng)需要寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)可以使用同步編程，但這也不是絕對(duì)的，我曾編寫(xiě)了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)控程序，沒(méi)有使用異步編程。

4、 關(guān)于開(kāi)發(fā)監(jiān)控界面的說(shuō)明

　　毫無(wú)疑問(wèn)，我們應(yīng)該開(kāi)發(fā)一系列控件，用于簡(jiǎn)化界面的設(shè)計(jì)，否則工作量會(huì)異常大。設(shè)計(jì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模塊，用于第一次運(yùn)行監(jiān)控軟件時(shí)添加變量，并可以設(shè)定當(dāng)前已經(jīng)組態(tài)的界面中的各控件元素與之關(guān)聯(lián)，這樣在以后再運(yùn)行該軟件時(shí)，不需要再設(shè)定，就可以直接連接變量，并進(jìn)行相應(yīng)的變化。否則若在編程時(shí)編寫(xiě)代碼進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其工作量將會(huì)異常大。