基于VB的分布式監控系統通信設計
摘 要 本文介紹了利用VB的多種通信手段實現分布式監控系統的多種通信功能，對每一種通信手段給出其原理和應用實例。關鍵詞 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． 概論
分布式監控系統已在工業領域得到廣泛應用，許多企業對于中小規模的設備，如中小型熱電廠和水電站，出于硬件軟件投資利潤率和性能價格比的考慮，常常是自行開發或參與開發本企業的監控系統。而許多企業在成套引進大型DCS系統后，也常因實際情況而需要自行開發或改進其監控系統。
分布式監控系統以微機為基礎，用數據通信將微機連在一起實現數據共享，從而對工業過程進行集中監視管理和分散控制。因此，分布式監控系統中通信的設計與實現是至關重要的環節。Visual Basic開發語言具有簡潔明了、編程效率高、開發周期短的特點，利用VB中的多種通信手段，可實現分布式監控系統的多種通信功能。
2． 與下位機的通信
分布式監控系統的數據采集站可直接與現場帶有標準RS-232C接口的智能儀表、PLC和單片機等鏈接，并可通過擴展控制卡形成一個數據采集子網，以高速準確地獲取數據。VB的MSCOMM通信控件具有完善的串口數據發送和接受功能，利用它可以屏蔽對硬件的操作，簡易快捷地進行串行通信編程。
本文的實例為上位機與OMRON 200HG系列PLC的1:N鏈接通信。帶有RS-485接口通信板的PLC直接掛在RS-485總線上，上位機通過RS-232C /RS-485轉換器與總線相連，這樣即構成數據采集子網，甚至可以是一個獨立的小型分布式監控系統。其它儀器儀表設備，只要是標準串口都可以類似方式直接或間接與上位機鏈接。
關于VB的MSCOMM控件可參考相關資料。本例通信程序摘要如下：
（1） 初始化程序
Mscomm1.Commport=2 ' 選擇COM2
Mscomm1.Settings="9600,N,8,2" ' 設置通信參數
Mscomm1.Inputlen=0 ' 讀入接收緩沖區全部字符
Mscomm1.OutbufferSize=256 ' 設置發送緩沖區大小
Mscomm1.InbufferSize=512 ' 設置接收緩沖區大小
Mscomm1.PortOpen=True '打開COM2
（2） 發送命令程序
比如讀取節點號03的PLC中IR000到IR009的內容，并放到tag1字符串變量中，此時有：
Dim Command, node, begin, number as string
Dim Answerlen as integer
node="03" '節點號
Command="RR" '命令為讀IR區
begin="0000" '從IR000開始
number=10 '讀取長度
Answerlen=51 '計算接收字符串長度
進行命令發送和接收應答處理：
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$(s,i,1) ) '幀校驗碼FCS
Next i
f=Hex$(FCS)
If Len(f)=1 Then f="0"+f
Commfrm.MSComm1.Output=s + f + "*" + CHR$(13) '命令幀發送
Do
Dummy=DoEvents()
Loop Untill Commfrm.MSComm1.InbufferCount >= Answerlen '等待應答幀
Do tag1= Commfrm.MSComm1.Input
Loop Un
till Commfrm.MSComm1.InbufferCount=0 '讀完應答幀
上述程序具有相當的通用性，對于其它設備不同的只是各自的數據幀格式，因而只需做相應少量修改即可。
3． 節點自身的"通信"
節點自身的"通信"是一種形象的說法，嚴格說來應是VB應用程序利用DDE技術與本節點其它Windows應用程序進行數據交換。DDE（Dynamic Data Exchange）即動態數據交換，它是Windows支持的三種內部通信機制之一，是應用程序間通過共享內存進行進程間通信的一種形式。應用程序間進行數據交換稱為"會話"（Conversation），申請會話端叫客戶（Client），響應申請端叫服務器（Server）。一旦客戶與服務器間建立起DDE所需的數據鏈路就可自動進行數據交換。
在監控系統開發中，工控組態軟件以其功能強大、使用方便等特點得到廣泛應用，但在處理復雜數據時其計算功能受到一定限制，而VB可以較好地彌補這一不足，并且還能承擔數據采集、報表打印等功能。這就需要在VB應用程序與組態軟件應用程序間進行動態數據交換。
VB中只有TextBox、PictureBox、Label和Form可以與其它應用程序進行動態數據交換，控件用于DDE的屬性項有LinkTopic（連接主題）、LinkItem（連接項）、LinkMode（連接模式）和LinkTimeout（連接等待時間）。
這里以本實驗室的小型分布式監控實驗系統為例，介紹一個VB應用程序與組態王5.0應用程序間實現DDE的實例。
3.1 VB作為Server，組態王作為Client
當有些參數需要從VB應用程序傳輸到組態王應用程序，如VB從PLC采集水位值參數至程序Ser.vbp的Text1，再將數據動態傳遞給組態王的I/O變量SW，這時VB作為Server，組態王作為Client。
VB程序Ser.vbp 中屬性設置如下（Form1為Text1所在窗體）：
Form1.LinkTopic = "water" 數據交換的話題
Form1.LinkMode = 1 作為服務器
組態王的設置如下：
新建一個名為vbdde的DDE設備，服務程序名Ser，話題名water，數據交換方式為標準WINDOWS項目交換。新建一個名為SW的I/O變量，連接設備設為vbdde，項目名設為Text1。
3.2 組態王作為Server，VB作為Client
當有些參數需要從組態王傳輸到VB，如為了提高變頻器電壓以提升泵速，可在組態王應用程序中改變I/O變量BS值并動態傳遞給VB的Text2，VB接收到數據后經處理再傳遞給PLC相應繼電器區。這時組態王作為Server，VB作為Client。
組態王設置如下：
新建一個名為BS的I/O變量，連接設備設為已建立的vbdde設備，項目名設為bengsu。
VB程序Ser.vbp中設置如下：
Text2.LinkTopic = "view|tagname"
Text2.LinkItem = "bengsu"
Text2.LinkMode = 1
TextBox控件有無連接、自動式連接、被動式連接和通知式連接四種連接模式，可依據實際情況靈活運用。
4. 網絡通信
VB6.0與舊版本相比較，最明顯的特點是增加了強大的網絡功能，將其用于分布式監控系統中可以輕松地實現遠程通信。VB的WINSOCK控件有效屏蔽了對WINDOWS套接字的低層操作，可方便地建立起網絡中任意兩個具有唯一IP地址節點間的連接，并通過UDP或TCP協議進行數據交換，可用于創建Client/Server應用程序。
本文舉分布式監控系統中節點間通信的實例，其中節點A（IP地址202.114.102.134）作為服務器負責某一區域的數據采集與處理，程序內有一名為TCPServer的Winsock控件；節點B（IP地址202.114.102.135）是同級或上一級的某一節點，作為客戶機，其程序內有一名為TCPClient的Winsock控件。
節點A服務器核心程序如下：
（1）初始化程序
tcpserver(0).RemoteHostIP = 202.114.102.135
tcpserver(0).LocalPort = 1001 'tcpserver(0)專用于偵聽
tcpserver(0).Listen
（2）發送數據程序
tcpserver(Index).SendData Text1.Text
（3）處理客戶機連接請求程序
Private Sub TCPServer_ConnectionRequest(Index As Integer, ByVal requestID As Long)
Load tcpserver(Index)
tcpserver(Index).Accept requestID
End Sub
（4）客戶機數據到達處理程序
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）關閉連接程序
Private Sub TCPServer_Close(Index As Integer)
tcpserver(Index).Close
Unload tcpserver(Index)
End Sub
以上程序著重說明Winsock控件的主要屬性、方法和事件，如要實現多進程（多個客戶程序同時運行），可應用創建控件數組來代表已連接的控件實例的方法處理。
節點B客戶機核心程序如下：
Private ConnectFlag As Boolean '設置判斷是否連接標志
(1)初始化程序
TCPClient.RemoteHost IP= 202.114.102.134 '遠程計算機IP地址
TCPClient.RemotePort = 1001 '遠程計算機端口
ConnectFlag = False
（2）申請連接程序
If Not ConnectFlag Then
TCPClient.Close
TCPClient.Connect
Do
DoEvents
Loop Until TCPClient.State = sckConnected
ConnectFlag = True
End Sub
（3）數據到達處理程序
Private Sub TCPClient_DataArrival(ByVal bytesTotal As Long)
Dim RD As String
TCPClient.GetData RD, vbString
txtRD.text = RD
End Sub
（4）發送數據程序
TCPClient.SendData txtSD.Text
（5）關閉連接程序
Private Sub TCPClient_Close()
TCPClient.Close
Do
DoEvents
Loop Until TCPClient.State = sckClosed
ConnectFlag = False
End Sub
5. 遠程通信
當監控系統的一些重要信息，如嚴重事故，需要及時通知有關部門即實現遠程通信時，可以利用網絡中某一連接至Internet的帶有MODEM的節點，通過MODEM自動撥打電話，將信息及時地送達有關部門。
應用VB的MSCOMM控件可實現這一功能，基本方法與下位機通信類似。這里介紹調用API函數直接寫I/O端口，使用設備控制塊DCB的方法撥打電話并掛起MODEM。
首先利用VB的API Viewer瀏覽器在module1模塊中聲明對以下函數、數據類型和常量的引用:
CreateFile 函數
CloseHandle 函數
BuildCommDCB 函數
SetCommState 函數
DCB數據類型
GENERIC_READ常量
GENERIC_WRITE 常量
OPEN_EXISTING 常量
（1） MODEM設置子程序
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為通信源對象的句柄
lCommHandle = CreateFile(COM2，GENERIC_READ Or GENERIC_WRITE, _
0&, 0&, OPEN_EXISTING, 0&, 0&)
'構造DCB對象的初始化字符串
tDCBConfig = "baud=9600" & "parity=NONE" & "data=8" & "stops=1"
'用初始化字符串指定DCB對象的規范
lResult = BuildCommDCB(tDCBConfig, DCB_Comm)
'根據指定DCB對象的規范來設定通信設備
lResult = SetCommState(lCommHandle, DCB_Comm)
lResult = CloseHandle(lCommHandle)
End Function
（2）發送數據子程序
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)
本例重在說明基本原理，沒有加入錯誤捕獲陷阱及通信異常處理。
6. 結束語
本文介紹了應用VB開發分布式監控系統的各種通信功能的基本原理和實例。通過以上實例可以看出，用VB開發通信程序簡潔明了，編程效率高，可維護性好，尤其適用于自行開發中小型分布式監控系統。
參考文獻
1． 俞旭明等，Visual Basic 6.0網絡開發技術，人民郵電出版社，1999
2． 陶文偉等，InTouch和VB之間的動態數據交換，電腦與信息技術，1999，（6）
3． C200HX/C200HG/C200HE編程手冊，日本歐姆龍公司，1997
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