基于VB的分布式监控系统通信设计

郭爱文 (武汉大学动力工程系自动化专业)
王  静 (武汉大学电力工程系通讯专业) 武汉  430072
摘  要  本文介绍了利用VB的多种通信手段实现分布式监控系统的多种通信功能，对每一种通信手段给出其原理和应用实例。
关键词  VB  通信  串行口  控件  DDE  API
The Communication Design of Distributed Control System Based on VB
Abstract:  This article introduces the realization of many communication functions of Distributed Control System with the application on lots of communication methods of VB.
Key Words:  VB， Communication， Serial Port， Control Box， DDE， API
1． 概论
分布式监控系统已在工业领域得到广泛应用，许多企业对于中小规模的设备，如中小型热电厂和水电站，出于硬件软件投资利润率和性能价格比的考虑，常常是自行开发或参与开发本企业的监控系统。而许多企业在成套引进大型DCS系统后，也常因实际情况而需要自行开发或改进其监控系统。
分布式监控系统以微机为基础，用数据通信将微机连在一起实现数据共享，从而对工业过程进行集中监视管理和分散控制。因此，分布式监控系统中通信的设计与实现是至关重要的环节。Visual Basic开发语言具有简洁明了、编程效率高、开发周期短的特点，利用VB中的多种通信手段，可实现分布式监控系统的多种通信功能。
2． 与下位机的通信
分布式监控系统的数据采集站可直接与现场带有标准RS-232C接口的智能仪表、PLC和单片机等链接，并可通过扩展控制卡形成一个数据采集子网，以高速准确地获取数据。VB的MSCOMM通信控件具有完善的串口数据发送和接受功能，利用它可以屏蔽对硬件的操作，简易快捷地进行串行通信编程。
本文的实例为上位机与OMRON 200HG系列PLC的1:N链接通信。带有RS-485接口通信板的PLC直接挂在RS-485总线上，上位机通过RS-232C /RS-485转换器与总线相连，这样即构成数据采集子网，甚至可以是一个独立的小型分布式监控系统。其它仪器仪表设备，只要是标准串口都可以类似方式直接或间接与上位机链接。
关于VB的MSCOMM控件可参考相关资料。本例通信程序摘要如下：
（1） 初始化程序
Mscomm1.Commport=2  ' 选择COM2
Mscomm1.Settings="9600,N,8,2"  ' 设置通信参数
Mscomm1.Inputlen=0  ' 读入接收缓冲区全部字符 
Mscomm1.OutbufferSize=256  ' 设置发送缓冲区大小
Mscomm1.InbufferSize=512  ' 设置接收缓冲区大小
Mscomm1.PortOpen=True  '打开COM2
（2） 发送命令程序
比如读取节点号03的PLC中IR000到IR009的内容，并放到tag1字符串变量中，此时有：
Dim Command, node, begin, number as string
Dim Answerlen as integer
node="03"  '节点号
Command="RR"  '命令为读IR区
begin="0000"  '从IR000开始
number=10  '读取长度
Answerlen=51  '计算接收字符串长度
进行命令发送和接收应答处理：
Dim  FCS, I as integer
Dim  s ,f as string
s="@"+node+Commad+begin+number
FCS=0
For i=1 to Len(s)
  FCS=FCS xor Asc(Mid$(s,i,1) )  '帧校验码FCS
Next i
f=Hex$(FCS)
If  Len(f)=1  Then  f="0"+f
Commfrm.MSComm1.Output=s + f + "*" + CHR$(13)  '命令帧发送
Do
 Dummy=DoEvents()
Loop Untill Commfrm.MSComm1.InbufferCount >= Answerlen  '等待应答帧
Do tag1= Commfrm.MSComm1.Input
Loop Untill Commfrm.MSComm1.InbufferCount=0  '读完应答帧
上述程序具有相当的通用性，对于其它设备不同的只是各自的数据帧格式，因而只需做相应少量修改即可。
3． 节点自身的"通信"
节点自身的"通信"是一种形象的说法，严格说来应是VB应用程序利用DDE技术与本节点其它Windows应用程序进行数据交换。DDE（Dynamic Data Exchange）即动态数据交换，它是Windows支持的三种内部通信机制之一，是应用程序间通过共享内存进行进程间通信的一种形式。应用程序间进行数据交换称为"会话"（Conversation），申请会话端叫客户（Client），响应申请端叫服务器（Server）。一旦客户与服务器间建立起DDE所需的数据链路就可自动进行数据交换。
在监控系统开发中，工控组态软件以其功能强大、使用方便等特点得到广泛应用，但在处理复杂数据时其计算功能受到一定限制，而VB可以较好地弥补这一不足，并且还能承担数据采集、报表打印等功能。这就需要在VB应用程序与组态软件应用程序间进行动态数据交换。
VB中只有TextBox、PictureBox、Label和Form可以与其它应用程序进行动态数据交换，控件用于DDE的属性项有LinkTopic（连接主题）、LinkItem（连接项）、LinkMode（连接模式）和LinkTimeout（连接等待时间）。
这里以本实验室的小型分布式监控实验系统为例，介绍一个VB应用程序与组态王5.0应用程序间实现DDE的实例。
3.1 VB作为Server，组态王作为Client
当有些参数需要从VB应用程序传输到组态王应用程序，如VB从PLC采集水位值参数至程序Ser.vbp的Text1，再将数据动态传递给组态王的I/O变量SW，这时VB作为Server，组态王作为Client。
VB程序Ser.vbp 中属性设置如下（Form1为Text1所在窗体）：
Form1.LinkTopic = "water"  数据交换的话题
Form1.LinkMode = 1  作为服务器
组态王的设置如下：
新建一个名为vbdde的DDE设备，服务程序名Ser，话题名water，数据交换方式为标准WINDOWS项目交换。新建一个名为SW的I/O变量，连接设备设为vbdde，项目名设为Text1。
3.2 组态王作为Server，VB作为Client
当有些参数需要从组态王传输到VB，如为了提高变频器电压以提升泵速，可在组态王应用程序中改变I/O变量BS值并动态传递给VB的Text2，VB接收到数据后经处理再传递给PLC相应继电器区。这时组态王作为Server，VB作为Client。
组态王设置如下：
新建一个名为BS的I/O变量，连接设备设为已建立的vbdde设备，项目名设为bengsu。
VB程序Ser.vbp中设置如下：
Text2.LinkTopic = "view|tagname"
Text2.LinkItem = "bengsu"
Text2.LinkMode = 1
TextBox控件有无连接、自动式连接、被动式连接和通知式连接四种连接模式，可依据实际情况灵活运用。
4. 网络通信
VB6.0与旧版本相比较，最明显的特点是增加了强大的网络功能，将其用于分布式监控系统中可以轻松地实现远程通信。VB的WINSOCK控件有效屏蔽了对WINDOWS套接字的低层操作，可方便地建立起网络中任意两个具有唯一IP地址节点间的连接，并通过UDP或TCP协议进行数据交换，可用于创建Client/Server应用程序。
本文举分布式监控系统中节点间通信的实例，其中节点A（IP地址202.114.102.134）作为服务器负责某一区域的数据采集与处理，程序内有一名为TCPServer的Winsock控件；节点B（IP地址202.114.102.135）是同级或上一级的某一节点，作为客户机，其程序内有一名为TCPClient的Winsock控件。
节点A服务器核心程序如下：
（1）初始化程序
tcpserver(0).RemoteHostIP = 202.114.102.135
tcpserver(0).LocalPort = 1001  'tcpserver(0)专用于侦听
tcpserver(0).Listen
（2）发送数据程序
tcpserver(Index).SendData Text1.Text
（3）处理客户机连接请求程序
Private Sub TCPServer_ConnectionRequest(Index As Integer, ByVal requestID As Long)
Load tcpserver(Index)
tcpserver(Index).Accept requestID
End Sub
（4）客户机数据到达处理程序
Private Sub TCPServer_DataArrival(Index As Integer, ByVal bytesTotal As Long)
Dim RD As String
tcpserver(Index).GetData RD, vbString
txtRD.text=RD
tcpserver(Index).SendData RD
End Sub
（5）关闭连接程序
Private Sub TCPServer_Close(Index As Integer)
tcpserver(Index).Close
Unload tcpserver(Index)
End Sub
以上程序着重说明Winsock控件的主要属性、方法和事件，如要实现多进程（多个客户程序同时运行），可应用创建控件数组来代表已连接的控件实例的方法处理。
节点B客户机核心程序如下：
Private ConnectFlag As Boolean  '设置判断是否连接标志
(1)初始化程序
TCPClient.RemoteHost IP= 202.114.102.134  '远程计算机IP地址
TCPClient.RemotePort = 1001  '远程计算机端口
ConnectFlag = False 
（2）申请连接程序
If  Not ConnectFlag Then
TCPClient.Close
TCPClient.Connect
Do
  DoEvents
Loop Until TCPClient.State = sckConnected
ConnectFlag = True
End Sub
（3）数据到达处理程序
Private Sub TCPClient_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)
Dim RD As String
TCPClient.GetData RD, vbString
txtRD.text = RD
End Sub
（4）发送数据程序
TCPClient.SendData txtSD.Text
（5）关闭连接程序
Private Sub TCPClient_Close()
TCPClient.Close
Do
  DoEvents
Loop Until TCPClient.State = sckClosed
ConnectFlag = False
End Sub
5. 远程通信
当监控系统的一些重要信息，如严重事故，需要及时通知有关部门即实现远程通信时，可以利用网络中某一连接至Internet的带有MODEM的节点，通过MODEM自动拨打电话，将信息及时地送达有关部门。
应用VB的MSCOMM控件可实现这一功能，基本方法与下位机通信类似。这里介绍调用API函数直接写I/O端口，使用设备控制块DCB的方法拨打电话并挂起MODEM。
首先利用VB的API Viewer浏览器在module1模块中声明对以下函数、数据类型和常量的引用:
CreateFile 函数
CloseHandle 函数
BuildCommDCB 函数
SetCommState 函数
DCB数据类型 
GENERIC_READ常量
GENERIC_WRITE 常量
OPEN_EXISTING 常量
（1） MODEM设置子程序
Public Function ModemSetup( ) As Boolean
Dim lResult As Long
Dim lCommHandle As Long
Dim DCB_Comm As DCB
Dim tDCBConfig As String
ModemSetup = True
'指定lCommHandle为通信源对象的句柄
lCommHandle = CreateFile(COM2，GENERIC_READ Or GENERIC_WRITE, _
  0&, 0&, OPEN_EXISTING, 0&, 0&)
'构造DCB对象的初始化字符串
tDCBConfig = "baud=9600" & "parity=NONE" & "data=8" & "stops=1"
'用初始化字符串指定DCB对象的规范
lResult = BuildCommDCB(tDCBConfig, DCB_Comm)
'根据指定DCB对象的规范来设定通信设备
lResult = SetCommState(lCommHandle, DCB_Comm)
lResult = CloseHandle(lCommHandle)
End Function
（2）发送数据子程序
Public Function ModemSD(tComm As String, tModemSend As String) As Boolean
Dim nModem As Integer
ModemSS = True
nModem = FreeFile
Open tComm For Output As nModem
Print #nModem, tModemSend
Close #nModem
End Function
（3）主程序
ModemSetup
ModemSS(COM2, "ATDT" &"02767802169"& vbCr)
ModemSS(COM2, "ATDT" & txt1.Text & vbCr)
ModemSS(COM2, "ATH" & vbCr)
本例重在说明基本原理，没有加入错误捕获陷阱及通信异常处理。
6. 结束语
本文介绍了应用VB开发分布式监控系统的各种通信功能的基本原理和实例。通过以上实例可以看出，用VB开发通信程序简洁明了，编程效率高，可维护性好，尤其适用于自行开发中小型分布式监控系统。
参考文献
1． 俞旭明等，Visual Basic 6.0网络开发技术，人民邮电出版社，1999
2． 陶文伟等，InTouch和VB之间的动态数据交换，电脑与信息技术，1999，（6）
3． C200HX/C200HG/C200HE编程手册，日本欧姆龙公司，1997

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