開源純C#工控網關+組態軟體(三)加入一個新驅動：西門子S7

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一、   引子

        首先感謝部落格園：第一篇文章、第一個開源項目，算是旗開得勝。可以看到，項目大部分流量來自於部落格園，碼農樂園，名不虛傳^^。

園友給了我很多支援，並提出了很好的改進意見。現加入螢幕解析度自適應和OPC Server可CLSID和ProgID自適應載入功能。螢幕自適應本是普遍問題，因為之前都是標配硬體，舉手之勞，一懶就忽略了。

       

僅僅十天前，我還是上github只會點擊的菜鳥。Readme檔案如何編輯都是現學現賣。

第一次向github上傳倉庫，下載了發現居然沒有任何exe,dll,bak檔案！度之，更改忽略檔案。總之是趕鴨子上架，各種囧。

然則有園友捧場，我也就不揣淺陋，以見教於大方了。

二、   如何加入一個新驅動

• 準備工作

我更新了dll檔案夾：增加了libnodave.dll、libnodave.net.dll、SiemensPLCDriver.dll。這個SiemensPLCDriver.dll，

就是西門子S7系列PLC的驅動程式(包括原始碼，在Program裡面）。請先同步或者重新下載最新版本。

libnodave開源庫(https://github.com/netdata/libnodave)據說是來自西門子的德國大神所作。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通訊，很受鼓舞，也成為了項目的起點。

• 註冊驅動

開啟變數管理器TagConfig，點註冊，雙擊【路徑】框，在dll檔案夾裡找到SiemensPLCDriver.dll。

如果出現在下方列表，打鉤，點註冊，一般會提示成功。

 這時候，右鍵點樹節點S1->參數設定，就會看到S7乙太網路協議已經成為可選項。

• 驅動的載入

實際上述一系列動作，就是驅動dll的資訊，已經寫入了資料庫的RegisterModule表。

這張表就是為系統服務反射載入驅動程式提供基本資料：載入的位置、類名 、描述，以便執行個體化為具體的驅動類。

在DAServer內有一個AddDriver方法，就是Activator.CreateInstance載入驅動並轉換為IDriver。

使用反射載入，最大優點就是使用者可以自己實現一個驅動，或者引用第三方驅動，並用TagConfig註冊，而不需要改動原始碼。

三、   如何?一個新驅動

•  驅動介面規範

[Description("S7 乙太網路協議")]

public sealed class SiemensTCPReader : IPLCDriver, IMultiReadWrite

我在前一篇文章裡提到，IPLCDriver 是所有PLC都實現的介面。IMultiReadWrite 是支援批量讀寫的下位機必須實現的介面。

因為PLC都具有可串連性、可讀寫性，同時西門子的協議還支援批量讀寫。

SiemensTCPReader 裡的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、ReadInt32、ReadBit、ReadFloat、WriteFloat等方法，就是對IReaderWriter介面的實現。也就是單獨讀寫。

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

這個Description 屬性描述符，在註冊之後會被反射為驅動的描述字元，存入資料庫。

•  為什麼要實現批量讀寫，如何?

批量讀寫的目的，就是為了提高效能。

很多人總是拿C#、.NET的所謂效能說事。首先我認為.NET效能優良。關鍵是你怎麼寫。

而對效能影響最大的往往不是語言、架構，而是IO。IO的效能成本往往是語言本身的十倍、百倍、甚至千倍。

在PLC通訊過程中，請求往返就是效能瓶頸。因為大部分下位機不支援訂閱-發布（推送）模式，只能採用定期輪詢方式。

既然是輪詢，如果變數很多，如果一個個去讀寫，讀1000個變數要輪詢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。

但如果你想一次就能讀入1000個變數，要考慮到變數可能是不連續的，散亂的。

所以，就一定要對變數的分布分析整理，類似送快遞，客戶雖然分布在各個小區，但並不能像醉漢一樣漫無目的的投遞，而是根據客戶的分布，執行最佳化的路線選擇。

整理的結果，就是將所有要讀寫的變數分割為塊，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、包含的變數最多。

分割整理變數區塊的功能，就是PLCGroup 的UpdatePDUArea函數實現的。不過我在這裡只是進行簡單的地址歸納，並沒有做最優解。最優演算法肯定是存在的，但可能與現行方法出入不會太大。

四、   下面的計劃

寫一系列文章，把架構、原理講清楚。大致如下：

• 網關層介面概述
• 上下位機通訊原理
• 如何?一個裝置驅動
• 如何設計圖元
• VS外掛程式模組及原理
• 歸檔模組及檔案格式
• 如何進行功能擴充
• 組態Variant 運算式實現

github地址：https://github.com/GavinYellow/SharpSCADA。歡迎大家提出寶貴意見和建議！

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