孔令剛，范多旺，夏榮斌，2（.蘭州交通大學(xué)國(guó)家綠色鍍膜技術(shù)與裝備工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州730070；2.常州大成綠色鍍膜科技有限公司，江蘇常州23000）

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LabWindows/CVI調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)與PLC實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)通信

孔令剛1，范多旺1，夏榮斌1，2
（1.蘭州交通大學(xué)國(guó)家綠色鍍膜技術(shù)與裝備工程技術(shù)研究中心，甘肅蘭州730070；2.常州大成綠色鍍膜科技有限公司，江蘇常州213000）

摘要：以LabWindows/CVI跨平臺(tái)調(diào)用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)存在的問(wèn)題為切入點(diǎn)，以調(diào)用基于Visual Basic開發(fā)的第3方動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)為例詳細(xì)闡述了LabWindows/CVI內(nèi)嵌的ActiveX控制器向?qū)?shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)的調(diào)用過(guò)程，以此為基礎(chǔ)，在LabWindows/CVI環(huán)境下調(diào)用omron_plc_ethernet.dll，實(shí)現(xiàn)與歐姆龍PLC的工業(yè)以太網(wǎng)通信。為L(zhǎng)abWindows/CVI應(yīng)用工業(yè)以太網(wǎng)通信提供了一種解決方法，該通信已成功應(yīng)用于大型連續(xù)真空鍍膜生產(chǎn)線測(cè)控系統(tǒng)，長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果表明穩(wěn)定可靠。

關(guān)鍵詞：虛擬儀器軟件；動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)；可編程邏輯控制器；以太網(wǎng)通信

LabWindows/CVI是美國(guó)NI（national instruments）公司開發(fā)的面向計(jì)算機(jī)測(cè)控領(lǐng)域的虛擬儀器軟件開發(fā)平臺(tái)，為C語(yǔ)言程序員提供集成開發(fā)環(huán)境（IDE），在此開發(fā)環(huán)境中可以創(chuàng)建數(shù)據(jù)采集、分析和顯示以及儀器控制的應(yīng)用程序；開發(fā)IVI儀器驅(qū)動(dòng)程序和創(chuàng)建ActiveX服務(wù)器；為其它程序開發(fā)C目標(biāo)模塊、動(dòng)態(tài)連接庫(kù)（DLL）、C語(yǔ)言庫(kù)等［1-3］。動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)技術(shù)（DLL）是Windows的一種極其重要的代碼共享技術(shù)，可為其他可執(zhí)行文件提供共享函數(shù)［4-5］。DLL獨(dú)立于編程語(yǔ)言，通過(guò)導(dǎo)出函數(shù)將特定的變量和函數(shù)交給應(yīng)用程序使用。

在LabWindows/CVI環(huán)境中，上位機(jī)在以太網(wǎng)上采用TCP/IP協(xié)議與PLC通信，利用Socket編程，通過(guò)IP地址、端口號(hào)向PLC發(fā)送數(shù)據(jù)并接收應(yīng)答數(shù)據(jù)，通過(guò)頭文件TCP.H中的TCP/IP函數(shù)，向PLC發(fā)送命令。需要注意的是，向PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)必須進(jìn)一步按照FINS協(xié)議進(jìn)行封裝，接收時(shí)需要解開封裝，這需要對(duì)充分理解FIN協(xié)議［6］。為簡(jiǎn)化應(yīng)用，OMRON公司或第3方提供通信協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序FINSGETWAY、動(dòng)態(tài)鏈接OMRON_ PLC_FINS等提供的接口函數(shù)，可以更方便、更可靠地實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC之間的Ethernet通信。

本文主要闡述LabWindows/CVI環(huán)境下通過(guò)跨平臺(tái)調(diào)用ActiveX DLL實(shí)現(xiàn)與歐姆龍PLC進(jìn)行Ethernet通信的方法。

1　LabWindows/CVI跨平臺(tái)調(diào)用DLL存在的問(wèn)題

1.1DLL調(diào)用的一般方法

DLL調(diào)用即將DLL文件映射到用戶進(jìn)程地址空間，然后進(jìn)行函數(shù)調(diào)用，調(diào)用方法與進(jìn)程內(nèi)部一般函數(shù)的調(diào)用方法相同，Windowins提供隱式調(diào)用與顯式調(diào)用兩種方式將DLL映射到進(jìn)程空間。

隱式調(diào)用需要在客戶端引入頭文件，并在鏈接時(shí)指明dll對(duì)應(yīng)的lib文件位置和名稱。此文件包含DLL允許應(yīng)用程序調(diào)用的所有函數(shù)列表。LINKER檢測(cè)應(yīng)用程序調(diào)用了LIB文件中的某個(gè)函數(shù)時(shí)，就會(huì)在應(yīng)用程序EXE文件中加入相關(guān)信息。該應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)會(huì)查看這個(gè)文件的DLL信息，后將DLL文件映射到地址空間。LabWindows/CVI使用一個(gè)外部的DLL時(shí)，典型的應(yīng)用如在調(diào)用第3方提供的儀器驅(qū)動(dòng)時(shí)，儀器生產(chǎn)廠商會(huì)提供一個(gè)DLL。但通常不會(huì)為CVI這樣的編譯器提供導(dǎo)入library，但會(huì)帶有一個(gè)C的頭文件（.h），包含有DLL中函數(shù)的原型。使用對(duì)應(yīng)的頭文件在CVI開發(fā)環(huán)境可以為DLL創(chuàng)建導(dǎo)入library。在CVI中打開頭文件，從頭文件源代碼窗口的菜單欄中選擇“Options”，再選擇“Generate DLL Import Library”，通過(guò)瀏覽文件的方式選擇DLL，生成導(dǎo)入library。

在只提供DLL文件而沒(méi)有其相關(guān)的LIB文件和頭文件的情況下，可通過(guò)Windows API函數(shù)如LoadLibrary（），GetProcAddress（），F(xiàn)reeLibrary（）進(jìn)行顯示調(diào)用。顯示調(diào)用能夠更加有效地使用內(nèi)存，編寫大型程序時(shí)往往使用顯示調(diào)用。該方法使用LoadLibrary或AfxLoadLibrary函數(shù)對(duì)DLL進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載；使用GetProcessAdress獲得所調(diào)用函數(shù)的指針，再通過(guò)函數(shù)指針來(lái)調(diào)用DLL的導(dǎo)出函數(shù)；使用完畢后以Free Library或者Afx-FreeLibrary將DLL從地址空間中卸載。

1.2LabWindows/CVI跨平臺(tái)調(diào)用DLL存在的問(wèn)題

顯式調(diào)用DLL時(shí)的方法，當(dāng)生成DLL文件的導(dǎo)出函數(shù)列表時(shí)，編譯器可能改變導(dǎo)出函數(shù)的名稱，若采用C編譯環(huán)境，可以在前面加上一個(gè)extern“C”來(lái)讓避免編譯器將導(dǎo)出函數(shù)改名，也可以給DLL工程中加入一個(gè).def文件，在.def文件中的EXPORTS下面寫上你的導(dǎo)出函數(shù)的名稱例如：EXPORTS void MyFunction（）；這樣在其他應(yīng)用程序中調(diào)用這個(gè)導(dǎo)出函數(shù)的時(shí)候，就不會(huì)出現(xiàn)找不到這個(gè)函數(shù)的問(wèn)題了（一般情況下，如果找不到函數(shù)GetProcAddress（）函數(shù)的返回值為空），而且如果調(diào)用DLL中導(dǎo)出函數(shù)的應(yīng)用程序是其他開發(fā)語(yǔ)言編寫的程序，用.def這種方法同樣適用，而第1種方法就不適用了。但VB-COM組建類DLL不提供LIB文件和頭文件，LabWindows/CVI既不能直接采用隱式調(diào)用的方法，也不能直接采用顯式調(diào)用的方法。

2　LabWindows/CVI調(diào)用基于VB的DLL

2.1LabWindows/CVI ActiveX控制器向?qū)Ш?jiǎn)介

LabWindows/CVI ActiveX控制器向?qū)檎{(diào)用ActiveX servers進(jìn)行C語(yǔ)言的轉(zhuǎn)換。完整的轉(zhuǎn)換步驟如下所示：1）選擇Tools?Create ActiveX Controller打開ActiveX控制器向?qū)В?）選擇LabWindows/CVIActiveX控制器向?qū)е辛谐龅囊言谟?jì)算機(jī)中登記的ActiveX servers或控件；3）控制器向?qū)凑蛰斎氲哪繕?biāo)文件名和后綴進(jìn)行轉(zhuǎn)換，生成LabWindows/CVI儀器面板形式的C代碼。如：MyClient.fp，LabWindows/CVI自動(dòng)生成4個(gè)文件，如MyClient.fp，MyClient.sub，MyClient.c，and MyClient.h。

2.2控制器向?qū)мD(zhuǎn)換規(guī)則

本文以AServer.Dll命名的ActiveX Server為例來(lái)介紹LabWindows/CVI內(nèi)嵌的ActiveX控制器向?qū)Чぞ哌M(jìn)行C語(yǔ)言包裝轉(zhuǎn)換的規(guī)則和過(guò)程，生成的Aobject對(duì)象包括2個(gè)導(dǎo)出接口，其中接口AInterface1包含AMethod1（）方法和AProperty1“整數(shù)”屬性，接口AInterface2包含AMethod2（）方法和AProperty2“整數(shù)”屬性。Object對(duì)象的結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　Object對(duì)象的結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Structural diagram of object

2.2.1包裝命名約定

ActiveX控制器向?qū)樵贏ctiveX server中生效的每個(gè)接口生成一個(gè)函數(shù)面板類，每一個(gè)函數(shù)面板類中向?qū)⑸蒒ew，Active和Open函數(shù)，函數(shù)的命名規(guī)則如下：

_New

_Active

_Open

如果同一個(gè)的接口被另一個(gè)對(duì)象應(yīng)用，函數(shù)的命名規(guī)則如下：

_New

_Active

_Open

應(yīng)用上述命名規(guī)則，得到下面的函數(shù)名：

AServer_NewExampleObject1AInterface1

AServer_NewExampleObject2AInterface1

AServer_NewExampleObject1AInterface1和AServer_NewExampleObject2AInterface1 2個(gè)包裝函數(shù)創(chuàng)建對(duì)象的新實(shí)例，相當(dāng)于Visual Basic中的CreateObject函數(shù)，在包裝函數(shù)中，ActiveX對(duì)象對(duì)應(yīng)于LabWindows/CVI中的CAObjHandle類型，相當(dāng)于Visual Basic中的Object類型，通過(guò)LabWindows/CVI用戶接口庫(kù)中的函數(shù)GetObjHandleFromActiveXCtrl可得到加載面板中該對(duì)象的句柄。

CAObjHandle obj1，obj2；

AServer_NewAInterface1（0，1，LOCALE_NEUTRAL，0，&obj1）；

AServer_NewAInterface2（0，1，LOCALE_NEUTRAL，0，&obj2）.

2.2.2接口中方法與屬性包裝命名約定

對(duì)應(yīng)于ActiveX接口的函數(shù)面板類，LabWindows/CVI ActiveX控制器向?qū)榻涌谥蟹椒ㄅc屬性生成包裝函數(shù)，命名規(guī)則如下：

_

_Get

_Set

調(diào)用AMethod1：

CAObjHandle obj；

AServer_NewIAInterface1（0，1，LOCALE_ NEUTRAL，0，&obj）；

AServer_IAInterface1AMethod1（obj，0）；

調(diào)用Get，SetAProperty1：

CAObjHandle obj；

int AProp；

AServer_NewIAInterface1（0，1，LOCALE_NEUTRAL，0，&obj）；

AServer_IAInterface1GetAProperty1（obj，0，&AProp）；

AServer_IAInterface1SetAProperty1（obj，0，42）；

當(dāng)停止使用ActiveX對(duì)象時(shí)，需調(diào)用CA_DiscardObjHandle函數(shù)銷毀對(duì)象句柄，相當(dāng)于在Visual Basic中將對(duì)象設(shè)置為Nothing。

CAObjHandle obj；

AServer_NewIAInterface1（0，1，LOCALE_NEUTRAL，0，&obj）；

CA_DiscardObjHandle（obj）.

3　LabWindows/CVI與歐姆龍PLC的Ethernet通信

首先在WINDOWS系統(tǒng)中登記注冊(cè)“OMRON_PLC_FINS.dll”，并將dll文件復(fù)制到CVI工程目錄中，打開CVI工程，從工具下找到“Creative ActiveX Controller Wizard”，打開ActiveX控制器向?qū)?，按?.1中介紹的步驟進(jìn)行C包裝轉(zhuǎn)化，生成“.fp、.sub、.c，、.h”文件。在主函數(shù)中調(diào)用的過(guò)程如下：

int __stdcall WinMain（HINSTANCE hInstance，HINSTANCE hPrevInstance，LPSTR lpszCmdLine，int nCmd-Show）

{

CAObjHandle objecthandle=NULL；

OMRONFINS_New_OMRON_PLC_ENT（0，1，LOCALE_NEUTRAL，0，&objecthandle）；

OMROFINS_OMRON_PLC_ENTLink（objecthandle，0，pcIP，pcPort，plcIP，plcPort，arg5）；

OMRONFINS _OMRON_PLC_ENTCIO_Read（objecthandle，NULL，0，1，&dAry，arg4）；

OMRONFINS _OMRON_PLC_ENTCIO_Write（objecthandle，NULL，0，1，&dAry，arg4）；

CA_DiscardObjHandle（objecthandle）；

return 0；

}

上述基于LabWindows/CVI和OMRON-PLC 的Ethernet通信網(wǎng)絡(luò)方式可以構(gòu)建IPC與歐姆龍全系列PLC的M：N（最大32臺(tái)）控制系統(tǒng)架構(gòu)，為設(shè)計(jì)大型生產(chǎn)線測(cè)控系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的技術(shù)方案。該方案已成功應(yīng)用于大型連續(xù)真空鍍

膜生產(chǎn)線測(cè)控系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2　生產(chǎn)線Ethernet控制網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.2 Ethernet control diagram of product line

4　結(jié)論

通過(guò)第3方提供通信協(xié)議驅(qū)動(dòng)程序可以方便可靠地實(shí)現(xiàn)IPC與歐姆龍PLC之間較為復(fù)雜的Ethernet通信，LabWindows/CVI集成的ActiveX控制器向?qū)榭缙脚_(tái)調(diào)用ActiveX DLL提供了快捷有效的工具，本文介紹的調(diào)用Visual Basic語(yǔ)言的ActiveX servers的方法也同樣適用于C++，Java，C#等語(yǔ)言的情況。基于LabWindows/CVI和OMRON-PLC的Ethernet通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)已成功應(yīng)用于大型連續(xù)真空鍍膜生產(chǎn)線控制系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的可擴(kuò)展性，長(zhǎng)期運(yùn)行結(jié)果表明通信穩(wěn)定可靠。

參考文獻(xiàn)

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修改稿日期：2015-07-12

Method on Ethernet Communication Between LabWindows /CVI with PLC Via Cross-platform DLL

KONG Linggang1，F(xiàn)AN Duowang1，XIA Rongbin1，2
（1. National Engineering Research Center for Technology and Equipment of Environmental Deposition，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，Gansu，China；2. Changzhou Dacheng Environmental Deposition Technology Co.，Ltd.，Changzhou 213000，Jiangsu，China）

Abstract:Discussed the problems of LabWindows/CVI cross-platform DLL invoking. Detailed the DLL invoking methods via LabWindows/CVI embedded ActiveX control wizard based on the examples of calling the third-party DLL programmed in Visual Basic. On this basis，we achieved industrial Ethernet communication between LabWindows/CVI with Omron PLC by calling‘omron_plc_ethernet.Dll’，the case has been successfully applied to the measurement and control system of large vacuum coating line.

Key words:virtual instrument software；dynamic link library（DLL）；programmable logic controller；ethernet commun-ication

收稿日期：2015-03-17

作者簡(jiǎn)介：孔令剛（1978-）男，博士研究生，講師，Email：konglg_1978@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2014BF00）

中圖分類號(hào)：TP391.7

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A