基于工業(yè)以太網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集方案實(shí)現(xiàn)

　　網(wǎng)絡(luò)模塊BL2100運(yùn)行過(guò)程中，程序首先進(jìn)行必要的硬件初始化，然后接收PC監(jiān)控機(jī)發(fā)送的命令，確定系統(tǒng)各個(gè)采樣通道的配置，包括采樣周期、濾波參數(shù)設(shè)置等，然后通過(guò)RS-485總線發(fā)出命令，MSP430接到命令進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，采集完畢發(fā)送給BL2100，再通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)發(fā)送給PC機(jī)。

　　在本系統(tǒng)使用的Dynamic C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)環(huán)境中，提供了基于TCP/IP協(xié)議的Socket網(wǎng)絡(luò)通信編程所需的全部庫(kù)函數(shù)。Socket通信首先要?jiǎng)?chuàng)建套接字，其次給套接字賦予地址信息，再建立Socket連接，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通訊過(guò)程中還要有網(wǎng)絡(luò)狀況偵聽(tīng)功能和網(wǎng)絡(luò)錯(cuò)誤處理子程序。本系統(tǒng)的通信有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)兩部分信息流，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)包括采樣得到的數(shù)據(jù)流，非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)主要是各種各樣的采樣控制參數(shù)流。數(shù)據(jù)通信以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流為主兼之以非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流，程序設(shè)計(jì)按照Server/Client的形式，網(wǎng)絡(luò)模塊BL2100為服務(wù)器，PC機(jī)為客戶機(jī)。下面以運(yùn)行在網(wǎng)絡(luò)模塊上的數(shù)據(jù)發(fā)送程序來(lái)說(shuō)明 Socket通信設(shè)計(jì)的主要流程：

　　首先定義Socket套接字，它是基于TCP協(xié)議的，必須包含一個(gè)完整的TCP連接所需要的全部信息。但是它還不是一個(gè)具體的針對(duì)某一連接的，只是一個(gè)定義;其次初始化Socket套接字開(kāi)發(fā)環(huán)境，主要是在Dynamic C語(yǔ)言的編譯環(huán)境中聲明，獲得開(kāi)發(fā)環(huán)境的支持。該函數(shù)載入Rabbit2000 關(guān)于TCP，Socket的相關(guān)驅(qū)動(dòng)程序，它必須在所有的TCP，Socket相關(guān)函數(shù)調(diào)用之前調(diào)用;最后調(diào)用發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的子程序，在這里面要具體的創(chuàng)建套接字，建立、連接、發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　子程序的部分源碼如下：

　　Void RealTimeDataSend（tcp_Socket＊ sock, long ＊buffwww.cechina.cn, int＊ state,word my_port）
　　｛switch（＊ state）
　　Case 0:
　　if（tcp_open（…）!=0）//偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)建立連接
　　printf（“Connect success”）;
　　else
　　sock_tick（…）;//套接字管理，完畢后轉(zhuǎn)往sock_err（）函數(shù)
　　timer_2=MS_TIMER;//定時(shí)器
　　（＊state）++;
　　break;
　　Case 1:
　　if（sock_established（sock））//建立本連接的套接字
　　｛//建立套接字成功
　　＊state=2;
　　……
　　Printf（“Socket success establish!!!”）;
　　｝
　　else if（MS_TIMER-time_2>OUT_TIME）
　　｛//超時(shí)處理
　　＊state=3;
　　……
　　｝
　　Case 2://發(fā)送數(shù)據(jù)
　　if（send_start=0）//是第一次發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送全部的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)參變量
　　｛sock_fastwrite（buff）;//往發(fā)送緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)
　　send_start=1;
　　｝
　　else if（send_start=1）
　　｛//只發(fā)送實(shí)時(shí)變量
　　sock_fastwrite（buff）;
　　＊state=2;
　　break;
　　……
　　｝
　　Case3:
　　sock_abort（sock）;//關(guān)閉套接字
　　break;
　　……
　　sock_err（…）;//套接字錯(cuò)誤處理
　　｝

　　以上介紹的是網(wǎng)絡(luò)模塊向PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的流程。但是這只是單方向的數(shù)據(jù)流動(dòng)，如上所述，現(xiàn)在的工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)支持全雙工的通信，即數(shù)據(jù)的雙向流動(dòng)可以完美地實(shí)現(xiàn)，基于此，現(xiàn)場(chǎng)的智能節(jié)點(diǎn)在不斷向PC機(jī)發(fā)送采集數(shù)據(jù)的同時(shí)也可以隨時(shí)接受來(lái)自PC機(jī)的控制信息及其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)流。本文設(shè)計(jì)了相應(yīng)的數(shù)據(jù)接收子程序。函數(shù)定義如下：

　　UnRealTimeDataReceive （tcp_Socket ＊sock, long ＊buffwww.cechina.cn, int ＊state, word my port）
　　｛……
　　Case2:
　　sock_fastread（buff）;//從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)
　　……
　　｝

　　參數(shù)的定義和接收子程序相比，只有在＊state等于2時(shí)有所不同，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)模塊接收數(shù)據(jù)，它根據(jù)緩沖區(qū)第一個(gè)數(shù)據(jù)獲得所要接收的參數(shù)的索引號(hào)，將緩沖區(qū)第二個(gè)數(shù)據(jù)賦給具體的參數(shù)變量。還有一點(diǎn)要說(shuō)明的是，工作人員進(jìn)行監(jiān)控操作，這個(gè)過(guò)程不是實(shí)時(shí)進(jìn)行的，帶有很強(qiáng)的隨機(jī)性。因此控制信息流不是實(shí)時(shí)存在的，而是隨機(jī)的，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模塊會(huì)不斷地偵聽(tīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)查看有沒(méi)有對(duì)應(yīng)本模塊的數(shù)據(jù)包，如果有則進(jìn)入接收子程序。

5 結(jié)束語(yǔ)

　　本文結(jié)合數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)討論了工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用，介紹了在Dynamic C環(huán)境下基于TCP協(xié)議的Socket網(wǎng)絡(luò)編程。本系統(tǒng)開(kāi)發(fā)以后，用于一套皮革噴漆自動(dòng)控制系統(tǒng)中，得到了成功的應(yīng)用。實(shí)踐證明，基于工業(yè)以太網(wǎng)的通信運(yùn)行很穩(wěn)定，延遲很小，在一臺(tái)PC監(jiān)控機(jī)同時(shí)和多臺(tái)皮革噴漆系統(tǒng)連接工作的情況下，運(yùn)行同樣穩(wěn)定，實(shí)時(shí)性和確定性都得到了有效的保證。可以預(yù)見(jiàn)，工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用必將日益廣泛，基于TGP/IP協(xié)議的Socket套接字通信方式作為實(shí)現(xiàn)的方法簡(jiǎn)單實(shí)用穩(wěn)定，已經(jīng)獲得了大多數(shù)工業(yè)監(jiān)控開(kāi)發(fā)軟件的支持。目前集管理和控制于一體的工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程計(jì)算機(jī)集成控制系統(tǒng)（CIPS）正在快速地發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)使CIPS進(jìn)人工廠企業(yè)的步伐大大加快，這極大地促進(jìn)制造業(yè)的信息化進(jìn)程。