DCS数据采集技术样本.docx
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DCS数据采集技术样本
第五章DCS数据采集技术10页1.6万字
当前各种I/O设备提供对外数据接口可分为如下几类：
1，数字通讯接口,涉及串口类,以太网（TCP/IP合同）类,现场总线类,仪器总线类
通讯接口（如GPIB等）.
2，模仿量通道输出,设备直接提供4-20mA,1-5V或继电器接点信号等.
力控具备世界上大某些主流设备I/O接口程序,对GPIB总线以及Honeywell,
Yokogawa,Foxboro,Fisher-Rosemount等厂家DCS也可以支持.
除普通意义上数据采集外,力控可以运用采集到实时数据对装置进行实时建模,
插入力控自己先进控制控件,实行先进控制.
5.1对一种设备上数据定义不同采集周期
如果一台设备上有1000个实时数据需要采集,而在这1000个数据中只有10个是经常
刷新且需要密切监视,别的990个所有是辅助数据,但是也需要时常查看.如果把这1000
个数据同等地对待,采用统一扫描周期进行采集,就会严重影响10个重要数据刷新速
度.如何既保证1000个数据都可以采集,又保证这10个重要数据采集速度呢有两种
办法:
办法1:
为一种设备定义两个逻辑设备,使其具备不同采集周期,如图5-1所示.
但是这种办法定义最长扫描周期为10分钟.
办法2:
不用上面办法,一台设备只定义一种设备名称也可以达到规定.由于力控I/O
驱动对画面中不显示并且没有组态历史趋势和报警数据是不采集,仅当画面中显示这个
数据时才进行采集.因而将不惯用数据单独组态在一种或几种画面中,使用完毕立即关闭
就不会影响整个采集速度.这种办法合用于存在有大量不需要迅速更新数据状况.
图5-1
5.2合理设立扫描周期,避免引起设备死机
有些I/O设备内部只有一种CPU,同步负责数据通讯和计算,如果在力控上设立数
据扫描周期太快容易使设备死机,因而在设立这一参数时应当慎重,最佳通过多次实验拟定
一种适当扫描周期.普通串口设备扫描周期可设在10-100毫秒之间.
5.3通过拨号方式与I/O设备通讯
力控所有串口I/O驱动程序都支持通过MODEM以拨号方式与设备通讯.只要对的设
置电话号码即可,如图5-2所示.
1
5.4通讯状态监视,设备状态数据读取
力控为每一种I/O设备自动定义了一种系统变
量,如果系统中有一种设备PLC1,则每当PLC1不能
与力控正常通讯时,系统变量$IOPLC1值就会被
置为1.I/O设备故障属于系统报警.计算机通讯口
故障,电缆,PLC端通讯口故障,PLC通讯口与计
算机通讯口参数设立不一致都会导致这种成果.还
有一种也许,就是数据连接项错误,如果计算机命
令发给PLC只读参数,PLC是不会予以理睬.
5.5如何用I/O驱动程序调试I/O设备
力控I/O驱动程序有数百个,针对每
一种设备均有一种独立程序.当力控实时
数据库DB没有启动时,单独启动I/O驱动可
以作为本地I/O设备调试工具使用.此时可以
测试计算机与I/O设备通讯状况,摸索最佳
扫描周期.
菜单"设立[S]/参数"用来规定I/O通讯
过程中与否显示计算机发出和设备响应通
讯信息.如图5-3所示.
菜单"工具[T]/工具"用来在不启动实时
数据库及其数据连接项状况下执行与I/O
设备通讯.弹出对话框如图5-5上部所示.此
时可以按"参数设立"按钮设立通讯参数,如
图5-6和5-7所示,重要是设立串口DCB参
数,IP地址等.
图5-2
图5-3图5-4
对的设立参数后,按"连接设备"按钮,如
果成功话,"连接设备"按钮标
题变成"断开连接",表达可以收发
数据了.如果在"参数设立"中设立
"周期性发送周期"不为0,则在"连
接设备"后会浮现"周期发送"按钮,
否则浮现"手动发送"按钮.使用"
周期发送"或"手动发送"按钮,可以
周期性或一次性地发送编辑框中
数据了.
编辑框中数据格式缺省是
混合方式,如果你想发送编辑框
中数据,这也是唯一数据类型,
它形成规则如下:
任何ASCII码
（除'['）可以直接输入,'['可以使用
"[[]"来输入;"[]"内是由''（空格）分隔转意字符,它们意义为：
图5-5
'['：
用来输入'['；
2
'*'：
在发送数据是表达延时1毫秒
图5-6
'#'：
在发送数据是表达延时10毫秒
'$'：
在发送数据是表达延时100毫秒
'!
'：
在发送数据是表达延时1000毫秒
'\'：
表达它背面数据是十进制（缺省是16进
制）
''（空格）：
作为分隔符,任何未定义字符都可以
作为分隔符,最佳使用空格.
0~9：
可以用来输入10进制或16进制数据.
A~F/a~f：
可以用来输入16进制数据.
例子：
abcv[[30*#$！
]345相应16进制数据
串为：
61H,62H,63H,76H,5BH,30H,33H,34H,35H;而
且在30H之后有1111毫秒延时.
当用在其他状况（不是用来发送数据）时,唯一
差别是没有了延时概念.
"其他工具":
校验使用混合格式数据,计算常
用校验码,ASCII码表显示使用16进制和
10进制显示ASCII码表,各种数据转换把混合格式,16/32位整数,32位浮点数等转换位十
几种惯用数据格式,除混合格式外,其他数据格式为直接用空格分隔数据串
图5-7
5.6如何开发I/O设备驱动程序
在力控中有一种SDK工具包,叫做FIOSSDK,可以开发硬件设备与计算机通讯接
口程序.最简朴只需要编写几种函数就可以可以做自己I/O驱动,当前支持硬件类型
有串口（RS485/232/422）,网络,板卡,硬件厂家提供DLL等各种方式通讯类型.在该SDK
中开发自己通讯接口,不需要关怀硬件和计算机通讯细节,只需要理解通讯合同就可以
了.
如果通讯合同很复杂,该SDK中提供了足够灵活手段满足不同层次需要.例如:
在设备初始化时发什么命令或做其她解决,动态变化硬件通讯参数等等.
5.6.1FIOS开发包简介
FIOS负责完毕与各种I/O设备进行数据互换.一方面,它把从I/O设备采集到实时
过程数据发送给数据库DB,另一方面,从DB发出下置数据也通过FIOS发送给I/O设备.
依照监控PC与I/O设备之间通信机制不同,FIOS重要支持两种工作方式:
同步方式
与异步方式.
异步方式合用如下一类I/O设备:
此类I/O设备普通可以独立运营,与监控计算机之间
通过串口,网络或MODEM连接.与监控计算机之间通过明确消息传送（文本或二进制
消息）完毕数据互换.数据互换过程为异步方式.
同步方式合用如下一类I/O设备:
此类I/O设备或者依赖PC运营（如:
插在PC插槽
内）,或者独立运营.但与监控计算机之间重要通过直接访问方式进行数据互换,详细形式
涉及:
寄存器直接访问（如:
板卡）,API函数调用,ActiveX控件访问等.数据互换过程为
同步方式.
下面列举了FIOS可实现某些基本功能：
底层通信功能:
1）,串口通信,涉及:
RS232/422/485.2）,TCP/IP网络通信.3）,MODEM
3
通信,通过模仿MODEM在电话网上通信.4）,寄存器访问,如:
各种DAS板卡.5）,其
它.
链路控制功能:
用M代表Master,即上位机（监控PC工作站）;S代表Slaver,即下
位机（各种I/O设备）.对于异步方式,FIOS支持各种链路控制方式.链路控制方式支持以
下几种方式:
1）,M祈求,S应答方式.2）,M祈求,S无应答方式.3）,S积极发送,M
被动等待.此外,对一次完整数据解决（读或写）过程,支持如下方式:
1）,1次祈求,0
次应答方式.2）,1次祈求,1次应答方式.3）,1次祈求,多次应答方式.4）,0次祈求,1
次应答方式.5）,多次祈求,多次应答方式.
冗余功能:
FIOS支持冗余方式涉及:
1）,单监控站,双I/O冗余.2）,双监控站,单
I/O冗余.3）,双监控站,双I/O冗余.4）,对于总线型设备（如RS485）,提供总线监测功
能,可实现对冗余通信网络保护和监测.
前端机功能:
DB与IOServer不在同一工作站上,IOServer运营在前端机上,前端机
与操作站之间通过串口,TCP/IP网络或MODEM进行通信.
硬件测试与远程调试功能:
使用FIOS可完毕对I/O设备简朴测试功能.此外可实现
远程调试.
故障诊断与恢复功能:
FIOS提供诊断机制,在较短采集周期内报告故障发生,诊
断出下位机故障状况.当下位机更换或恢复后,不需要对FIOS及有关程序进行任何人工干
预,而在较短时间自动恢复通信.当某一台,几台或某些通道发生故障,FIOS要自动优化
通信链,使其与其她下位机或通道之间通信不受影响,保证通信效率.
界面显示功能:
为测试,调试,运营维护以便,FIOS提供显示界面,可显示涉及:
发
送,应答,状态信息,启动时间,分包数,分包信息,成功通信次数（发送次数,成功应答
次）,故障次数等信息.
历史数据解决功能:
对于某些能保存历史数据设备（如:
无纸记录仪等）,FIOS能将
采集到历史数据恢复到数据库DB中.
5.6.2FIOSSDK编程方式
FIOSSDK提供了一种简洁,面向对象编程方式以缩短开发时间,减少开发难度.
FIOSSDK提供原则开发接口和程序模板,程序员仅需要依照I/O设备详细通信协
议或驱动接口阐明,填写几种扫描函数实当代码,进行必要调试与测试,即可完毕一种
FIOS开发.
FIOS提供开发工具封装了大某些程序员不必关怀技术环节,如:
底层通信功能（串
口通信,网络通信等）,设备超时解决,设备故障诊断等.同步FIOS提供各种调试工具,
以便程序员进行系统测试.
FIOS开发环境完全基于32位Windows平台.它使用动态链接库（DLL）技术将程序
员开发代码整合到力控系统中.FIOS提供应程序员开发接口为API函数和C++类库.
5.6.3FIOSSDK组件及示例程序
FIOSSDK重要由4某些构成:
设备组态接口（Iodevui）,数据连接组态接口（Ioitemui）,
编程接口Ioapi和描扫程序Ioscan.Iodevui:
负责管理设备组态过程.Ioitemui:
负责管理数据
连接组态过程.Ioapi:
负责完毕与I/O设备间数据互换,涉及:
对通信合同解析,数据
格式转换等.Ioscan:
重要完毕对Ioapi某些dll代码进行周期性地扫描.同步完毕与I/O
设备底层通信（串口通信,网络通信等）,以及设备超时解决,设备故障诊断等.Ioscan
还负责与数据库DB之间通信与协作.它把从I/O设备采集到数据经Ioapi解析转换后
提交给DB,或将DB下置给I/O设备数据经Ioapi解析转换后写入I/O设备.Ioscan是FIOS
SDK提供一种原则软件工具.程序员仅需要开发Iodevui,Ioitemui,Ioapi三某些代码.
示例程序
4
FIOSSDK提供了两个示例:
DemoController与DemoModbus.
DemoController是一种初级编程示例,它能引导初学者迅速掌握开发FIOS基本概念
和办法.DemoModbus是一种实用编程示例,它采用原则MODBUS通信合同,通过该示例,
可以掌握在力控平台上开发原则MODBUS设备I/O驱动程序办法.
FIOSSDK所有内容都是在安装在力控自动安装,在力控目录下子目录Fiossdk
中.FIOSSDK重要包括如下几某些内容:
Examples,程序示例,仿真程序.Include,头文
件.Manual,文档阐明.Utility,调试工具.
这2个示例具备一定代表性,它们体现了FIOSSDK重要功能.FIOSSDK提供了
这2个示例所有源代码,在它们基本上,稍做改动,就可以开发出新FIOS.咱们把
象这2个示例源程序同样具备模板作用程序称为I/O模板程序.为了提高开发效率,咱们
建议尽量使用I/O模板程序,这在一定限度上,也减少,减少了编程错误发生.
惯用术语
咱们把FIOSDK中经常涉及某些概念给出定义,有些术语虽然是通用名词,但在
FIOSDK中有特定含义.这些术语有某些在前文给出理解释,有某些会在后文中陆续给出解
释.
FIOSForceControlI/OServer,即力控I/O驱动程序
FIOSSDKFIOS软件开发工具包
FCINSTDIR力控软件系统安装目录
FCAPPINSTDIR用力控创立工程应用目录
IOID唯一区别各个I/O驱动程序I/O标志
Iodevui设备组态接口
Ioitemui数据连接组态接口
Ioapi编程接口
Ioscan扫描程序
I/O模板程序FIOS工SDK附带示例源程序
I/O配备文献设备组态时缺省参数设立保存文献
连接项构造保存数据连接信息数据构造IOITEMDEF
I/O描述文献定义设备类别,厂商,型号,通信方式等参数文本文献Iodesc.txt
程序员在本文档范畴内专指用FIOSSDK进行开发技术人员
扫描函数包括在Ioapi中API函数,它们由扫描程序周期扫描.扫描函数完毕
对设备数据解析及格式转换
IOCInputOutputClass（输入输出类库）缩写.
5.6.4设备组态接口IODEVUI.DLL
I/O描述文献
在使用力控进行组态时,普通均涉及定义I/O设备过程.在定义设备时,要选取设
备类别（PLC,智能仪表等）,厂商,设备型号或通信合同,然后依照设备通信方式（串
口方式,网络方式,其他方式等）设立参数.以上关于一种设备信息（类别,厂商,型号,
通信方式等）完全是由I/O描述文献决定.I/O描述文献是一种原则文本文献,依照其规
定填写格式,由程序员依照详细设备自行填写.下面简介I/O描述文献填写格式.
I/O描述文献文献名为IODESC.TXT,安装目录为:
"FCINSTDIR\IOServers\IOID\".
IO文献阐明格式为：
类别;厂商或IO程序描述;执行文献名称
5
子类型1;类型号;资源标志;提供设备地址
子类型2;类型号;资源标志;提供设备地址
......
注意,子类型号不能重复.表达回车换行.最上面一行是驱动程序总体描述,
涉及三项.各项之间必要以分号";"分隔.各项内容不能具有分号";".
各项含义如下:
类别,驱动程序所属类别,现分为如下几类:
PLC,智能仪表,智能模
块,变频器.程序员也可以自行扩展.厂商或IO程序描述,I/O设备生产厂商名称,合同
名称,如西门子.执行文献名称,I/O驱动程序（运营程序）名称,如opto_drv.exe
接下来几行为驱动程序所包括设备类型描述,如西门子涉及S5,S7等,每一子类别一
行,每行涉及三项,各项之间必要以分号";"分隔.各项内容不能具有分号";".各项含义
如下:
子类型,设备类型描述.如S5.类型号,设备类型编号,类型号不能重复.合法
值为0,1,2,3等.使用计算机资源,使用计算机何种通信资源通信,合法值为0,1,
2等.含义如下:
0,同步通信方式;1,串口通信方式;2,TCP/IP网络通信方式；3,MODEM
通信方式;4,板卡方式;5,并口通信方式.提供设备地址:
1表达需要指定设备地址,否则
表达不需要设备地址.
管理程序会自动将相似厂商或IO程序描述相似驱动程序归为同一树下.
开发Iodevui
力控组态环境DRAW中设备管理功能提供了一种依照I/O描述文献可灵活配备标
准设备组态接口.这个组态接口提供了某些对惯用设备参数进行设立办法.如:
设备名称,
设备地址,通信端口,端口参数等.如下图所示：
对于诸多设备,如果原则设备组态接口可以满足规定,就不再需要自己编写Iodevui接
口程序了.例如示例DemoController采用就是原则设备组态接口.而示例DemoModbus
由于涉及某些特殊参数设立,就需要自己编写Iodevui接口程序了.
因而,Iodevui接口程序事实上就是对原则设备组态接口一种补充和扩展,并可由程
序员灵活控制.Iodevui要以DLL形式提供.该DLL必要是MFC扩展DLL.该DLL缺
省文献名称为IODEVUI.DLL,该文献必要安装在目录"FCINSTDIR\IOServers\IOID\"下.
在进行设备组态时,力控I/O设备管理程序会自动检查在目录"FCINSTDIR\IO
Servers\IOID\"下与否存在IODEVUI.DLL文献.如果存在,则一方面依照I/O描述文献格式,
调出原则设备组态接口界面,当顾客确认后,再调出Iodevui组态接口界面;若不存在该文
件,则只调出原则设备组态接口界面.
示例DemoModbusIodevui接口程序可以做为开发Iodevui模板程序.咱们结合示
例DemoModbusIodevui模板程序详细解释实现过程.查看头文献Iodevui.h可以发现,
Iodevui.dll重要实现3个输出函数：
6
extern"C"AFX_EXT_APIlongAddIoDev（constchar*szDeviceName，intnType）；
extern"C"AFX_EXT_APIlongModIoDev（constchar*szDeviceName）；
extern"C"AFX_EXT_APIlongDelIoDev（constchar*szDeviceName）；
在进行设备组态时,当增长一种设备时,力控设备管理程序会自动调用AddIoDev（）函
数;当修改一种已创立设备时会调用ModIoDev（）函数;当删除一种设备时会调用DelIoDev（）
函数.
其中,参数szDeviceName为I/O设备名称（输入值,组态时由顾客指定）.nType为设
备子类型号,由程序员在I/O描述文献中指定.返回值为0表达操作成功;其他表达操作失
败.为了较好地实现程序构造化,本模板程序提供了一种CDevMan类对设备及组态操作过
程进行管理.Iodevui.dll3个输出函数AddIoDev（）,ModIoDev（）DelIoDev（）详细实现过
程是在CDevMan三个成员函数Add（）,Mod（）和Del（）中实现.
一方面看一下Add（）实当代码：
//**********************************************************************
//添加I/O设备
//szDeviceName，设备名称（输入值）
//nType，设备子类型（用于一种驱动程序驱动各种类型设备）（输入值）
//返回值阐明:
0，操作成功;其他，操作失败
//**********************************************************************
longCDevMan:
:
Add（constchar*szDeviceName，intnType）
{
if（Find（szDeviceName））
{
AfxMessageBox（"该数据源名已经存在!
"）；
return-1；
}
CDevice*pDev=newCDevice（szDeviceName,nType）；
if（CallDialog（pDev））
{
m_list.AddTail（pDev）；
Store（）；
return0；
}
else
deletepDev；
return-1；
}
程序一开始,调用Find（）函数来查找与否已有相似设备名存在,如果有给出提示并
返回-1表达操作失败,否则生成一种CDevice对象并调用CallDialog函数来显示一种对话框,
让顾客做进一步选取,如果顾客进行确认,操作成功,它把此CDevice对象加入设备链表
中,并调用Store函数来保存设备信息.此外两个函数和它类似.
Store（）函数如下：
voidCDevMan:
:
Store（）
{
CFilefile；
7
if（file.Open（（constchar*）（"ddeacc.dat"）,CFile:
:
modeReadWrite|CFile:
:
modeCreate））
{
CArchivear（&file，CArchive:
:
store）；
Serialize（ar）；
ar.Close（）；
file.Close（）；
}
}
该函数它先打开ddeacc.dat文献,如果不存在,就建立此文献.然后调用序列化函数对
它进行保存,最后关闭此文献.再看一看序列化函数：
voidCDevMan:
:
Serialize（CArchive&ar）
{
TRY
{
CObject:
:
Serialize（ar）；
m_list.Serialize（ar）；
}
CATCH（CFileException,e）
{
AfxMessageBox（"文献版本不匹配!
"）；
}
END_CATCH
}
该函数对m_list（由CDevice类实例构成）进行序列化.在调用各个CDevice类实例
序列化函数时,如果是读取操作,会依次创立CDevice实例,并调用CDevice序列化函数,
随后把CDevice实例加入m_list链表.详细保存和读取变量数据在CDevice类中控制,也
就是说程序员针对不同设备可以改写CDevice类,定义不同成员变量,记录设备不同
属性,对CDevice类重载Serialize即可实现设备保存,加载,增长,删除和修改等功能.
咱们再看一下CDevice类序列化实现过程：
voidCDevice:
:
Serialize（CArchive&ar）
{
if（ar.IsStoring（））
{
ar<ar<>m_csName；
ar>>m_dwData；
}
}
如果是保存操作,序列化函数会将参数自动存盘;如果是读取操作,序列化函数会从磁
盘上读取参数值.
8
察看CallDialog函数可以发现,它生成了一种对话框,让顾客做相应选取,然后把用
户选取信息保存在CDevice类成员函数中,以便于储存.
整个程序框架使用CDevice类来保存设备信息.在CallDialog函数中使用一种对话框,
来让顾客进行选取设备属性,并且在CallDialog函数中把它保存在CDevice类中.因此对
于一种新设备,程序员所要做工作就是,分析设备合同查看与否仅使用描述文献就可
以完毕设备定义,如果不能,那么应当编制IoDevUi.dll.这时应分析应当增长哪某些属
性,定义哪某些CDevice类成员变量,以及显示什么样对话框,让顾客做什么样选取.
因此程序员工作重点在于修改CDevice类,增长成选变量,并重载它Serialize函数,然
后修改对话框,让顾客做不同选取,并把选取保存在CDevice类成员变量中即可.
在该示例中,咱们定义了2个设
升级会员 