運用VC#編程通過OPC方式實現PC機與西門子PLC通訊－異步篇

在上一次發表的<運用VC#編程通過OPC方式實現PC機與西門子PLC通訊>主要講的是同步通訊，本文將主要講解如何編程實現異步通訊，通過講解你也將會知道同步通訊與異步通訊的區別，以及在什么情況下使用異步通訊。

1、 配置OPC服務器
　　對于服務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，可以參閱之前發布的<運用VC#編程通過OPC方式實現PC機與西門子PLC通訊>

2、 OPC編程
　　變量組、項的命名規則與同步通訊的一樣，這里不再描敘，下面主要就開發一個異步通訊類 AsynServer來講解如何編程。

<1>、引用
　　在VC#開發環境中添加對OpcRcw.Da庫以及OpcRcw.Comn庫的引用，該庫屬于.NET庫，不屬于COM庫，西門子雖然編寫了類庫，以提供對.NET平臺的支持，但這些類庫仍然難于編程，里面包含了大量的在托管和非托管區傳輸數據，因此我們需要在它的基礎上再開發一個類庫，以簡化以后的編程，首先在類的開頭使用命名空間：
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服務器那邊檢測當前活動的變量組，一但檢測到某一個變量，譬如變量Q0.0從1變成0，就會執行一個回調函數，以實現針對變量發生變化時需要實現的動作，在這里可以采用委托來實現該功能。

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

　　2、 該類繼承于西門子提供的庫接口IOPCDataCallback
public class AsynServer:IOPCDataCallback
在類的開頭部分聲明變量：
struct groupStru
{
public int groupID;
public object groupObj;
}
internal const int LOCALE_ID = 0x407; //本地語言
private Guid iidRequiredInterface;
private string serverType="";
private int hClientGroup = 0; //客戶組號
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

　　 3、編寫構造函數，接收委托參數已確定當數據發生變化時需要執行的方法入口點：
//創建服務器
//svrType 服務器類型的枚舉
//dataChange 提供用于在數據發生變化時需要執行的函數入口
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、創建服務器
// 創建一個OPC Server接口
//error 返回錯誤信息
//若為true，創建成功，否則創建失敗
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
{
//創建接口
pIOPCServer =(IOPCServer)System.Activator.CreateInstance(svrComponenttyp);
error="";
}
catch (System.Exception err) //捕捉失敗信息
{
error="錯誤信息:"+err.Message;success=false;
}
return success;
}

　5、 編寫添加Group的函數
///
/// 添加組
///
/// 組名
/// /創建時，組是否被激活
/// //組的刷新頻率，以ms為單位
/// 返回錯誤信息
/// 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; //本地語言為英語
int pRevUpdateRate;
float deadband = 0;
// 處理非托管COM內存
GCHandle hDeadband;
IntPtr pTimeBias = IntPtr.Zero;
hDeadband = GCHandle.Alloc(deadband,GCHandleType.Pinned);
try
{
pIOPCServer.AddGroup(groupName, //組名
bActive, //創建時，組是否被激活
updateRate, //組的刷新頻率，以ms為單位
hClientGroup, //客戶號
pTimeBias, //這里不使用
(IntPtr)hDeadband,
dwLCID, //本地語言
out nSvrGroupID, //移去組時，用到的組ID號
out pRevUpdateRate, //返回組中的變量改變時的最短通知時間間隔
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);//儲存組信息
// 對異步操作設置回調，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="錯誤信息:"+err.Message;success=false;
}
finally
{
if (hDeadband.IsAllocated) hDeadband.Free();
}
return success;
}
編寫激活、或者取消激活組的函數

　　在同步編程中對于組的激活或者取消激活沒有實質的意義，但在異步通訊編程中卻異常重要，這是因為OPC服務器只對當前處于活動狀態的組中的變量進行監控，同時這也是很有必要的，因為我們可以把不同界面中的變量編程不同的組，即同一界面中的變量規成一個組，而在某一時刻提供給用戶的只有一個界面，讓該界面中用到的組處于活動狀態，這樣執行委托調用時只會執行于該界面中有關的變量檢測，而如果讓所有的組處于活動狀態，則當前沒有顯示給用戶的界面用到的變量若發生變化也會觸發對委托函數的調用，這根本是沒有必要的，同時會大大降低程序的性能，請嚴格控制組的激活。
///
/// 激活或者取消激活組
///
/// 指定組名
/// true為激活，false為取消激活
/// 若有錯誤，返回錯誤信息
/// 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;
//通過名稱獲取組
object grp=((groupStru)hashGroup[groupName]).groupObj;
IOPCGroupStateMgt groupStateMgt=(IOPCGroupStateMgt)grp;
//初始化傳遞參數
IntPtr pRequestedUpdateRate = IntPtr.Zero; //由客戶指定的Item更新間隔時間
int nRevUpdateRate = 0; //由服務器返回的能夠更新的最短時間間隔
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
///
/// 向指定的組添加一系列項
///
/// 指定組名
/// 完整的item名數組
/// 由服務器返回讀寫數據時需要使用的item號
/// 無錯誤，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; //客戶項自動加1
ItemDefArray[i].szAccessPath = ""; // 可選的通道路徑，對于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中會用到
ItemDefArray[i].dwBlobSize = 0; // blob size
ItemDefArray[i].pBlob = IntPtr.Zero; // pointer to blob
ItemDefArray[i].vtRequestedDataType = 4; //DWord數據類型
}
//初始化輸出參數
IntPtr pResults = IntPtr.Zero;
IntPtr pErrors = IntPtr.Zero;
try
{
// 添加項到組
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); //要求始終只有一個組被激活，才不會引起沖突。
}
catch (System.Exception err) // catch for error in adding items.
{
success=false;
//error="錯誤信息:"+error+err.Message;
}
finally
{
// 釋放非托管內存
if(pResults != IntPtr.Zero)
{
Marshal.FreeCoTaskMem(pResults);
pResults = IntPtr.Zero;
}
if(pErrors != IntPtr.Zero)
{
Marshal.FreeCoTaskMem(pErrors);
pErrors = IntPtr.Zero;
}
}
return success;
}
　　
　　說明：使用該函數時，在類的開頭，應該先聲明整數數據，以用于保存由本函數返回的服務器對每一項分配的Item ID號：
　　8、 下面編寫的是一個最重要的重載函數，當檢測到當前活動組中的某個變量發生變化時，就會調用委托。

//數據變化時處理的問題
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);

}
　　該函數的代碼只有一句，即調用委托函數。
　　以上編寫的是需要實現監控的最重要的方法，當然不完善，還有許多方法和重載函數可以編寫，這里就不詳細介紹。

　　9、 編寫基本的測試程序，用于檢測上面編寫的異步類AsynServer

<1>、 重新創建一個工程，添加對上面編寫的異步類的引用，并在類的開頭部分添加變量聲明：
//聲明委托
private S7Connection.DataChange dt;
//聲明服務器
S7Connection.AsynServer server;

<2>、初始化服務器數據
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>、添加兩個單選按鈕，用于選擇某個組，并編寫相應的程序
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，并編寫委托執行函數：
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obj用于返回當前發生變化的變量的結果值，而itemsID返回當前發生變化的變量的ID號，其與添加變量時服務器返回的ID號對應。以上就是一個基本的測試函數，其相對同步編程來說，應該還簡單一些。

3、 同步編程與異步編程的使用場合

　　一般來講，同步編程需要使用定時器來循環檢測變量，而異步編程則不需要，當服務器檢測到數據發生變化時，可以直接調用傳入的函數，從這方面來講，使用異步編程更簡單一些，但同步編程使用外部的定時器控制，編程則會更加靈活，一般只監控變量時可以使用異步編程，而當需要寫入數據時可以使用同步編程，但這也不是絕對的，我曾編寫了一個標準監控程序，沒有使用異步編程。

4、 關于開發監控界面的說明

　　毫無疑問，我們應該開發一系列控件，用于簡化界面的設計，否則工作量會異常大。設計一個標準模塊，用于第一次運行監控軟件時添加變量，并可以設定當前已經組態的界面中的各控件元素與之關聯，這樣在以后再運行該軟件時，不需要再設定，就可以直接連接變量，并進行相應的變化。否則若在編程時編寫代碼進行關聯，其工作量將會異常大。