基于Visual C#.NET的有毒气体监测仪与力控组态软件数据通信实现

焦振华

摘要：为了及时、有效与现场设备建立数据通讯，利用Visual C#.NET开发了有毒气体监测仪与安装有力控组态软件的上位机之间的数据通讯程序。结果表明，通过该程序可以稳定有效地实现有毒气体监测仪与力控组态软件之间的数据传送。

关键词关键词：Visual C#.NET；力控组态软件；数据通讯程序

DOIDOI：10.11907/rjdk.161455

中图分类号：TP319文献标识码：A文章编号文章编号：16727800（2016）007010403

0引言

近年来，随着核技术在许多领域的应用和发展，放射性有毒气体对环境的污染以及核生产现场的安全越来越受到人们的关注。为了有效防止放射性有毒气体对环境的污染和核生产过程中事故的发生，建立科学完善的环境辐射监测系统显得尤为重要。在监测系统的建立过程中，上层监控组态软件与下层现场工业设备之间的数据交互是系统运行的核心。如何建立上位机与现场设备之间的数据通讯联系是保证数据正常交互的根本要求[1]。本文研究了上位机力控组态软件如何实现与网络化环境辐射监测设备有毒气体监测监测仪之间进行实时数据通讯的问题，以实现上位机对现场环境中的各种放射性异常情况进行远程监控的目的。

1.1C.NET

（读作C Sharp） 是微软公司发布的一种面向对象、运行于.NET Framework 之上的高级程序设计语言。C#强调以组为基础的软件开发方法，融合了Visual试环节分为开发人员测试和浏览者测试。开发人员测试主要是对场景漫游和交互功能的测试。浏览者测试是对虚拟字画展馆观看、浏览、学习等使用效果的测试。结合测试反馈结果，对虚拟系统进行再修改和完善，以更优化的界面和功能展示给浏览者。4结语

虚拟字画展馆作为虚拟现实在展示设计领域应用的一类产品，因其操作可控性、信息丰富性、内容直观性等特点，吸引了许多观众的眼球，满足了游览者视觉上的冲击，并通过多种交互技术带给用户身临其境的体验，在一定程度上也提高了人们的文化修养，同时节省了建设实体展馆的高额费用。三维场景中的互动演示也弥补了传统字画展馆的不足，具有较大的发展空间和良好的发展前景。

Basic的高效易用和C/C++语言的灵活强大等诸多优点，去掉了它们的一些复杂特性。在.NET框架下的System.NET命名空间为需要进行网络访问的开发人员提供了WinSock接口的接管实现，其中的Socket类用于实现Berkeley套接字接口，并为实现网络编程提供了大量方法。在应用协议层面上，通常使用构建于Socket类之上的TcpClient类和TcpListener类，其位于System.NET.Sockets命名空间中。相比位于底层的Socket类提供了更高层次的抽象，封装TCP套接字的创建，无需处理连接的细节[2]。其中TcpClient类为TCP网络服务器提供客户端连接，其构建于Socket类之上，以提供较高级别的服务，即用于在同步阻止模式下通过网络连接、发送和接收数据。TcpListener类专为服务器端设计，用于监视TCP端口上传人的请求，接收传入的连接请求并创建TcpClient实例以处理请求，并可使用此连接发送和接收数据包[3]。

1.2力控组态软件

环境辐射监测系统上位机使用的监控软件是北京三维力控公司的力控组态软件ForceControl V7.0监控组态软件。该监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件，最大特点是能以灵活多样的组态方式而不是编程方式进行系统集成，它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法，只要将其预设置的各种软件模块进行简单的组态，便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能。该监控组态软件可以与多种类型控制设备进行通信，对于采用不同协议通信的I/O设备，多数都有相应的I/O驱动程序，通过I/O驱动程序来完成与设备的通讯。该工业组态平台与I/O设备之间一般通过以下几种方式进行数据交换：串行通信方式、网络节点（支持TCP/IP协议、UDP/IP协议通讯）方式、DDE方式、OPC方式。力控组态软件基本程序及组件包括：工程管理器、 人机界面 VIEW、实时数据库DB、 I/O 驱动程序、控制策略生成器以及各种数据服务及扩展组件等，其中实时数据库是系统的核心[4]。力控组态软件结构如图1所示。

图1力控组态软件结构

2监测仪与力控软件通讯建立

2.1监测仪与力控软件主机间网络组建

为了实现上位机组态软件对现场有毒气体参数的实时采集，需要配置的通讯硬件包括：正泰交流接触器、ART阿尔泰模块、串口服务器（USR-TCP232-300）、光电收发器、光纤熔接盒、光缆等设备。数据采集的通讯网络如图2所示。图2网络通讯结构

2.2客户端力控组态软件通讯配置

上位机客户端力控组态软件通信配置主要步骤包括：①定义I/O设备：在工业组态平台开发系统导航器窗口中双击“I/O设备组态”，启动IoManager。选择“标准MODBUS”类中的“MODBUS（TCP）”；②设备属性配置：双击弹出“设备配置”对话框，在“设备名称”中输入逻辑设备的名称、设备描述、更新周期、超时时间。点击下一步输入设备地址（如：192.168.1.11）端口为502，通信方式选择TCP/IP网络方式；③采集配置：该步骤包括保持寄存器写操作、分包配置和线圈功能码的选择。写单个寄存器表示：HR 保持寄存器单寄存的写入操作，一般设备支持该命令，一条命令只能写一个寄存器。简单的数据类型可以用这条命令支持，如 8 位、16 位的数据类型可以用此命令写入。写多个寄存器表示：HR 保持寄存器多寄存器的写入操作，一条命令可以写多个寄存器的值。复杂的数据类型用这条命令支持，如 32 位，64 位的数据类型。05 功能码表示：选中后线圈下置命令用 05 功能码执行。打开数据库组态，选择数据库新建点，选择相应的点类型（如模拟量I/O点）。点击“继续”按钮，填写点名，其它默认。点击数据连接分页，常用的是PV（现场实时值），选择要连接的设备名称，连接项一栏点击“增加”以增加链接项，根据需要设置相对应的内存区地址以及偏移地址、数据格式、读写属性，则完成了数据在监控界面动态显示的连接全过程。

2.3服务器端通讯接口程序开发

现场有毒气体监测仪安装的监测软件为NetRMS V2.0 网络化实时辐射监测系统，该软件采用Microsoft Access数据库进行实时数据存储，此数据库为实时数据库并且不具备多用户同时访问特性。该特性导致：一方面该数据库不具备大数据智能检索功能，另一方面在监测软件写数据的同时，不允许第三方开发的OPC服务器访问数据库，从而导致上位机无法通过OPC方式直接与其进行数据交换，需要开发通信接口驱动程序来连接该设备。在勘察了现场软件的工作特点后发现，有毒气体监测仪本身提供了以太网接入端口，如果通过此端口接入不但能保证监测主机本身的稳定运行，同时也能保证采集数据的及时有效传输。为了实现上位机与有毒气体监测设备的正常通讯，本文使用C# 语言开发一个基于.NET Framework类库的数据通讯接口程序。该程序功能为：一方面作为本机客户端（Clinent）与本机的有毒气体监测软件建立通讯来获取监测数据；另一方面上位机客户端力控组态软件又将该接口程序作为数据服务器Server来获取要采集的数据。

2.3.1程序设计思路

有毒气体监测软件采集程序本身具有TCP SERVER（服务端）监控功能，鉴于此特点，在不影响本身程序运行的情况下，通讯接口程序作为客户端与有毒气体监测服务器连接，将有毒气体监测软件中的数据存储到MODBUSServer程序中，然后在MODBUSSERVER实例转发出去，同时力控组态软件与内嵌在MODBUSServer中的通讯程序建立连接，该程序将数据同步转发到力控组态软件监控主机上。力控组态软件和通讯接口软件之间的通讯流程如图3所示。

图3通讯接口程序功能

通讯接口程序请求与有毒气体监测软件建立通讯主要是利用.NET框架提供的TcpClient类实现，通讯建立成功后，接口软件进行数据读取并判断数据的正确性，同时将数据保存在MODBUSServer程序中。当客户端力控组态软件向接口程序发出数据通讯请求时，接口程序中的MODBUSServer.cs程序利用.NET框架提供的TcpListener类与其建立联系并向力控组态软件发送数据。

2.3.2通讯程序具体实现

（1）请求连接。通讯接口程序与有毒气体监测软件通过TCP进行连接，程序代码如下：

参考文献：

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责任编辑（责任编辑：孙娟