開源純C#工控網關+組態軟件(三)加入一個新驅動：西門子S7

1、   引子

        首先感謝博客園：第一篇文章、第一個開源項目，算是旗開得勝。能夠看到，項目大部分流量來自於博客園，碼農樂園，名不虛傳^^。

園友給了我不少支持，並提出了很好的改進意見。現加入屏幕分辨率自適應和OPC Server可CLSID和ProgID自適應加載功能。屏幕自適應本是廣泛問題，由於以前都是標配硬件，舉手之勞，一懶就忽略了。

       

僅僅十天前，我仍是上github只會點擊的菜鳥。Readme文件如何編輯都是現學現賣。

第一次向github上傳倉庫，下載了發現竟然沒有任何exe,dll,bak文件！度之，更改忽略文件。總之是趕鴨子上架，各類囧。

然則有園友捧場，我也就不揣淺陋，以見教於大方了。

2、   如何加入一個新驅動

• 準備工做

我更新了dll文件夾：增長了libnodave.dll、libnodave.net.dll、SiemensPLCDriver.dll。這個SiemensPLCDriver.dll，

就是西門子S7系列PLC的驅動程序(包括源代碼，在Program裏面）。請先同步或者從新下載最新版本。

libnodave開源庫(https://github.com/netdata/libnodave)聽說是來自西門子的德國大神所做。某前輩當年一句話：能搞定驅動就是大牛。我找到了libnodave,封裝後成功的實現了與西門子200PLC通信，很受鼓舞，也成爲了項目的起點。

• 註冊驅動

打開變量管理器TagConfig，點註冊，雙擊【路徑】框，在dll文件夾裏找到SiemensPLCDriver.dll。

若是出如今下方列表，打鉤，點註冊，通常會提示成功。

 這時候，右鍵點樹節點S1->參數設置，就會看到S7以太網協議已經成爲可選項。

• 驅動的加載

實際上述一系列動做，就是驅動dll的信息，已經寫入了數據庫的RegisterModule表。

這張表就是爲系統服務反射加載驅動程序提供基本信息：加載的位置、類名 、描述，以便實例化爲具體的驅動類。

在DAServer內有一個AddDriver方法，就是Activator.CreateInstance加載驅動並轉換爲IDriver。

使用反射加載，最大優勢就是用戶能夠本身實現一個驅動，或者引用第三方驅動，並用TagConfig註冊，而不須要改動源代碼。

3、   如何實現一個新驅動

•  驅動接口規範

  [Description("S7 以太網協議")]
  public sealed class SiemensTCPReader : IPLCDriver, IMultiReadWrite

我在前一篇文章裏提到，IPLCDriver 是全部PLC都實現的接口。IMultiReadWrite 是支持批量讀寫的下位機必須實現的接口。

由於PLC都具備可鏈接性、可讀寫性，同時西門子的協議還支持批量讀寫。

SiemensTCPReader 裏的Connect方法，就是對libnodave中connectPLC方法的封裝。

Dispose方法，就是釋放libnodave的非託管資源。

ReadBytes、ReadInt3二、ReadBit、ReadFloat、WriteFloat等方法，就是對IReaderWriter接口的實現。也就是單獨讀寫。

ReadMultiple、WriteMultiple方法是對IMultiReadWrite 接口的實現，也是對libnodave中批量讀寫方法的封裝。

GetDeviceAddress/GetAddress方法很重要，在TagConfig裏編輯的地址是西門子約定俗成的，好比DB3,DD122.1，要翻譯成下位機理解的設備地址DeviceAddress。

這個Description 屬性描述符，在註冊以後會被反射爲驅動的描述字符，存入數據庫。

•  爲何要實現批量讀寫，如何實現

批量讀寫的目的，就是爲了提升性能。

不少人老是拿C#、.NET的所謂性能說事。首先我認爲.NET性能優良。關鍵是你怎麼寫。

而對性能影響最大的每每不是語言、框架，而是IO。IO的性能成本每每是語言自己的十倍、百倍、甚至千倍。

在PLC通信過程當中，請求往返就是性能瓶頸。由於大部分下位機不支持訂閱-發佈（推送）模式，只能採用按期輪詢方式。

既然是輪詢，若是變量不少，若是一個個去讀寫，讀1000個變量要輪詢1000次，一次往返起碼幾十毫秒，效率差的驚人，還佔用PLC大量資源。這是行不通的。

但若是你想一次就能讀入1000個變量，要考慮到變量地址多是不連續的，散亂的。而每次讀取的大小受PDU所限。

因此，就必定要對變量的分佈分析整理，相似送快遞，客戶雖然分佈在各個小區，但並不能像醉漢同樣漫無目的的投遞，而是根據客戶的分佈，執行最優化的路線選擇。

整理的結果，就是將全部要讀寫的變量分割爲塊，每塊大小不能超過PLC 的PDU。力求往返次數最少、一次讀入的區塊最大、包含的變量最多。

分割整理變量區塊的功能，就是PLCGroup 的UpdatePDUArea函數實現的。不過我在這裏只是進行簡單的地址概括，並無作最優解。最優算法確定是存在的，但可能與現行方法出入不會太大。

4、   下面的計劃

寫一系列帖子，把架構、原理講清楚。大體以下：

• 網關層接口概述
• 上下位機通信原理
• 如何實現一個設備驅動
• 如何設計圖元
• VS插件模塊及原理
• 歸檔模塊及文件格式
• 如何進行功能擴展
• 組態變量表達式實現

github地址：https://github.com/GavinYellow/SharpSCADA。歡迎你們提出寶貴意見和建議！