基于SOCK盯編程實現的組態軟件與控制器的網絡通訊

0 引言

組態軟件是面向工程監控和數據采集的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目。組態軟件所涉及的工業領域非常廣泛，在工業監控系統中發揮著越來越重要的作用。組態軟件要接收現場的采集數據，并形成動態畫面，以反映工業現場的各種狀態，并能夠對現場設備進行控制。這些都依賴于組態軟件的通信模塊。通信模塊作為組態運行環境中數據交互的重要渠道，通常處于監控組態軟件運行環境的核心區，其功能直接決定著組態軟件的性能。本文在基于TCP／IP網絡協議和SOCKET接口技術的基礎上，介紹了基于IEC61131-3標準的組態軟件通訊模塊的設計與實現方法。

1 通信模塊功能

組態監測系統分為控制器和工程師站兩部分，圖1所示是系統的總體結構圖。圖中的控制器負責采集并處理數據，工程師站負責接收控制器發送過來的數據，并將數據顯示和保存。通信模塊根據用戶定義的通信協議實現工程師站組態軟件與控制器之間的數據通信，完成數據通信幀的組織下行和上行數據幀的校驗、解析。由此可見，在整個組態軟件中，通信功能模塊擔負著上層組態運行環境與下層控制器之間數據交互的重要作用。

2 通信模塊設計

為了能夠及時、準確的反映設備運行狀況，設計時可采用基于TCP／IP協議的流式套接字(SOCK_STREAM)來實現組態軟件通信模塊的程序設計。

為了實現網絡通訊，Windows為應用程序提供了各種編程接口，如Windows Sockets API等，應用程序可以直接使用這些API函數。但對于較大型的應用程序來說，應該設計一個虛擬網絡接口層，以使能用windows提供的各種通訊API來為應用程序提供通用的網絡功能。這樣的接口層可以采用中間DLL的形式，它將應用程序和windows的各種API隔離開來，使程序員能更方便地設計自己的應用程序。這樣的設計可使應用程序更易于維護和移植。

基于通信需求和上述思路，利用基于TCP_IP的SOCKET接口可以實現網絡通信，通信模塊通常以動態鏈接庫的形式存在。

2.1 Socket套接字

Windows Sockets不是一種網絡協議，而是一套開放的、可支持多種協議的、Windows下的網絡編程接口。Winsock實際在計算機中提供了一個通信接口，應用程序在網絡上傳輸信息都可以通過這個Socket接口來實現。Windows Sockets分為三種類型：其中流式套接字(sock-stream)定義了一種可靠的面向連接的服務，它使用TCP作為傳輸層協議，可實現無差錯無重復地順序數據包傳輸；數據報套接字(sock-dgram)定義了一種無連接的服務，它使用UDP協議，數據通過相互獨立的報文進行傳輸，而且是無序的，同時不保證可靠和無差錯；原始套接字(sock-raw)允許對低層協議(如IP或ICMP)直接訪問，主要用于新網絡協議的實現和測試等。

圖2給出了一種典型的C／S(客戶端服務器)面向連接套接字調用的實現流程。