張彥，劉微容，劉沛棟，劉睿，郭宏林，劉婕

(1.蘭州理工大學(xué)電氣工程與信息工程學(xué)院，甘肅蘭州 730050；2.大型電氣傳動(dòng)系統(tǒng)與裝備技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅天水 741000)

0 前言

風(fēng)能是一種資源豐富、利用率高、潛力很大的新能源，且清潔環(huán)保、可再生[1]。我國(guó)西部地區(qū)的風(fēng)能資源儲(chǔ)量巨大，風(fēng)能發(fā)電已逐步成為我國(guó)新能源的支柱產(chǎn)業(yè)之一[2]。近年來，液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組由于其電能質(zhì)量高、低電壓穿越能力強(qiáng)、負(fù)載轉(zhuǎn)矩低、機(jī)艙質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)[3]，逐漸成為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組一個(gè)新的發(fā)展方向。液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的上位監(jiān)控系統(tǒng)是液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組進(jìn)行工業(yè)控制不可或缺的部分，上位監(jiān)控系統(tǒng)提供人機(jī)交互界面，實(shí)現(xiàn)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組數(shù)據(jù)的監(jiān)視和遠(yuǎn)程控制等功能。作者所在團(tuán)隊(duì)已設(shè)計(jì)了液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組試驗(yàn)機(jī)型的工控系統(tǒng)[4]，該試驗(yàn)機(jī)型主控器為羅克韋爾的1769CompactLogix控制器，為保證監(jiān)控系統(tǒng)及存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，所以選用羅克韋爾系列產(chǎn)品FactoryTalk View Studio和數(shù)據(jù)庫(kù)Microsoft SQL Server 2008作為上位監(jiān)控系統(tǒng)。該上位監(jiān)控系統(tǒng)通信效率低，資源占用多，成本高且針對(duì)性弱，因此，亟需自主開發(fā)一個(gè)擁有自主產(chǎn)權(quán)、適用于特殊行業(yè)、高效專業(yè)的上位監(jiān)控軟件，此監(jiān)控軟件重點(diǎn)是解決上位監(jiān)控系統(tǒng)的通信問題。

為實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化過程信號(hào)的采集與監(jiān)控，國(guó)內(nèi)外研究人員開展了許多研究。針對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)的通信問題，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者從通信協(xié)議及通信方法展開研究，采用基于OPC(OLE(Object Linking and Embeding)for Process Control)的通信方法[5-6]可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，但需要應(yīng)用OPC服務(wù)器，如KepServer等，導(dǎo)致通信成本較高，資源占用多；采用基于串行的通信方法[7-9]實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且能夠遠(yuǎn)距離通信，在現(xiàn)代工業(yè)控制中應(yīng)用廣泛，但它傳輸速度慢，并不適合于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的環(huán)境；采用控制器單一支持的公開協(xié)議的通信方法[10]可實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)的通信，但它僅針對(duì)某一類型的PLC實(shí)現(xiàn)通信，并不具備普適性和可移植性。通用工業(yè)協(xié)議(Common Industry Protocol，CIP)是一種應(yīng)用在工業(yè)自動(dòng)化并且獨(dú)立于任何介質(zhì)與平臺(tái)的通信協(xié)定[11]。該協(xié)議與其他設(shè)備通信時(shí)不需要額外安裝軟件，更為靈活高效，具有更快的速度和更少的資源占用，有助于使工程和現(xiàn)場(chǎng)安裝的開銷最小化[12]。

因此，針對(duì)實(shí)際液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信效率低、資源占用多、成本高、針對(duì)性弱的問題[13]，本文作者提出一種基于CIP協(xié)議的液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信方法，通過Microsoft Visual Studio開發(fā)環(huán)境，結(jié)合CIP通信協(xié)議，采用C#語言實(shí)現(xiàn)上位監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)的通信。它擁有自主產(chǎn)權(quán)，適用于特殊行業(yè)并且通信高效專業(yè)，為后續(xù)開發(fā)完整的液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控軟件提供通信基礎(chǔ)。

1 通信方案設(shè)計(jì)

文中圍繞液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信問題，依據(jù)“機(jī)制研究-實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)-應(yīng)用測(cè)試”的研究思路，采用如圖1所示的通信方法研究方案，展開具體研究：首先，依據(jù)EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)模型，結(jié)合液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需求，建立對(duì)應(yīng)的通信機(jī)制，并通過對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行正確分類，建立對(duì)應(yīng)的傳輸通道，合理封裝報(bào)文；其次，通過建立通信、組織報(bào)文、發(fā)送命令的思路，設(shè)計(jì)基于CIP協(xié)議的液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信應(yīng)用程序；最后，通過應(yīng)用測(cè)試，驗(yàn)證此上位監(jiān)控系統(tǒng)通信應(yīng)用程序的正確性、有效性。

圖1 通信方法研究

1.1 網(wǎng)絡(luò)模型

為構(gòu)建液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信架構(gòu)，結(jié)合液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的需求，探究EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)模型并確定網(wǎng)絡(luò)模型每層的通信協(xié)議。EtherNet/IP是一種針對(duì)工業(yè)控制環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)。與傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線相比，EtherNet/IP具有更快的通信速率和更強(qiáng)的資源共享能力，因此液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)采用EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建通信架構(gòu)。EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)的通信速率快可保證液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在大量數(shù)據(jù)傳輸時(shí)的高效性，而共享機(jī)制強(qiáng)能夠滿足隨液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)臺(tái)數(shù)的增加實(shí)現(xiàn)快速組網(wǎng)，增強(qiáng)可擴(kuò)充性。

EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)模型遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)制定的通信系統(tǒng)間標(biāo)準(zhǔn)體系OSI七層參考模型，它與ISO/OSI參考模型中各個(gè)層的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖2所示。EtherNet/IP的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層均使用標(biāo)準(zhǔn)的IEEE802.3 EtherNet技術(shù)，為物理介質(zhì)定義數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷讲⑻峁┮?guī)范；網(wǎng)絡(luò)層遵循IP協(xié)議，通過路由實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的互連功能；傳輸層遵循TCP(傳輸控制協(xié)議)協(xié)議和UDP(連接設(shè)備協(xié)議)協(xié)議，為應(yīng)用程序提供通信；會(huì)話層、表示層和應(yīng)用層均采用通用工業(yè)協(xié)議CIP。

圖2 EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)模型

CIP協(xié)議是由ODVA(Open DeviceNet Vendor Association)和CI(ControlNet International)聯(lián)合制定的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。該協(xié)議與設(shè)備可直接通信，不需借助其他通信軟件，具有速度快、資源占用少、高效靈活的特點(diǎn)，并且CIP協(xié)議最重要的一個(gè)特性就是與介質(zhì)無關(guān)性，可移植到不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和不同的操作系統(tǒng)平臺(tái)中。由于液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用OPC等通信方法、使用FactoryTalk View Studio等專用軟件、并借助其他中間通信軟件，往往導(dǎo)致通信效率低、成本高、資源占用多，因此文中擬采用EtherNet/IP應(yīng)用層的CIP協(xié)議作為液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)的通信協(xié)議。對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)傳輸實(shí)時(shí)性要求高的如I/O數(shù)據(jù)等，通過UDP通道進(jìn)行傳輸；對(duì)準(zhǔn)確性要求高的如組態(tài)信息等，通過TCP通道進(jìn)行傳輸。

1.2 通信機(jī)制

為劃分液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸通道的傳輸類型，對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的傳輸數(shù)據(jù)合理分類，探究通信機(jī)制并提出通信方法。EtherNet/IP應(yīng)用層CIP協(xié)議報(bào)文通信有2種方式：基于非連接的通信和基于連接的通信。基于非連接的通信是一種最基本的通信方式，不需要建立設(shè)備間的連接，適合于網(wǎng)絡(luò)配置簡(jiǎn)單、設(shè)備很少的場(chǎng)景。基于連接的通信首先需要通過基于非連接的通信方式建立設(shè)備間的連接，并保持連接激活狀態(tài)，適用于網(wǎng)絡(luò)配置復(fù)雜、設(shè)備較多的場(chǎng)景，可用來傳送I/O數(shù)據(jù)和顯式報(bào)文。

由于液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)需要監(jiān)控對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的I/O數(shù)據(jù)以及對(duì)準(zhǔn)確性要求高的組態(tài)信息、設(shè)備配置等非實(shí)時(shí)性數(shù)據(jù)，因此液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的上位監(jiān)控系統(tǒng)選擇基于連接的通信方式來傳輸I/O數(shù)據(jù)和顯式報(bào)文。其中I/O連接主要用于應(yīng)用程序之間的信號(hào)傳輸，通過UDP協(xié)議傳輸實(shí)時(shí)的I/O數(shù)據(jù)和控制信息，它無確認(rèn)機(jī)制，具有單播、多播和廣播的功能。而顯式消息的連接主要針對(duì)組態(tài)信息、設(shè)備配置等非實(shí)時(shí)性信息的傳輸，通過TCP協(xié)議傳輸報(bào)文信息，其面向連接并具有確認(rèn)機(jī)制，數(shù)據(jù)包經(jīng)3次握手可確認(rèn)建立連接。

1.3 報(bào)文封裝

為實(shí)現(xiàn)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸，根據(jù)EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)模型的傳輸通道，分析報(bào)文形式并合理封裝報(bào)文。根據(jù)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)采用傳輸層協(xié)議(TCP/UDP)建立連接的不同，CIP協(xié)議對(duì)傳輸報(bào)文具有不同的封裝形式。EtherNet/IP應(yīng)用層的CIP協(xié)議有2種封裝形式的報(bào)文：顯式報(bào)文和隱式報(bào)文。顯示報(bào)文是將通用數(shù)據(jù)包格式用封裝層封裝之后，依次逐層封裝上TCP、IP、EtherNet報(bào)頭。其中CIP報(bào)文封裝結(jié)構(gòu)如表1所示，由一個(gè)24字節(jié)的固定長(zhǎng)度的封裝頭部和通用數(shù)據(jù)包組成。隱式報(bào)文不經(jīng)過封裝層，直接將通用數(shù)據(jù)包依次逐層封裝上UDP、IP、EtherNet報(bào)頭。對(duì)于液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)腎/O數(shù)據(jù)等實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)用隱式報(bào)文的封裝結(jié)構(gòu)，而傳輸?shù)慕M態(tài)信息、診斷數(shù)據(jù)、設(shè)備配置數(shù)據(jù)等準(zhǔn)確性要求高的數(shù)據(jù)用顯式報(bào)文的封裝結(jié)構(gòu)。

表1 CIP報(bào)文封裝結(jié)構(gòu)

2 基于CIP協(xié)議的液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

依據(jù)上述針對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)確定的通信協(xié)議、通信機(jī)制以及報(bào)文封裝形式，為實(shí)現(xiàn)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)的通信，文中基于CIP協(xié)議，利用一款功能強(qiáng)大、實(shí)用便捷、可視化的集成開發(fā)環(huán)境Microsoft Visual Studio，采用簡(jiǎn)單、高效的C#語言，按照建立通信、組織報(bào)文、發(fā)送命令的思路設(shè)計(jì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1 建立連接

依據(jù)第1.2節(jié)針對(duì)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)提出的基于連接的通信方式，引入Socket應(yīng)用編程接口，建立液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)的通信連接。為標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程，利用TCP/IP協(xié)議族的IP地址、協(xié)議和端口這個(gè)三元組來標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程，使得網(wǎng)絡(luò)中的進(jìn)程通信利用這個(gè)標(biāo)志與其他進(jìn)程進(jìn)行交互；為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程之間的通信，引入應(yīng)用層與TCP/IP協(xié)議族通信的中間軟件抽象層Socket應(yīng)用編程接口，通過Socket組織數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程之間的通信。

液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信建立連接步驟如下：

首先，創(chuàng)建一個(gè)負(fù)責(zé)通信的Socket客戶端，一個(gè)網(wǎng)絡(luò)終結(jié)點(diǎn)(IP地址和端口號(hào))以及一個(gè)IP地址對(duì)象，具體代碼如下：

private Socket clientSocket;//創(chuàng)建負(fù)責(zé)通信的Socket客戶端對(duì)象

pivate IPEndPoint ipport;//創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)終結(jié)點(diǎn)

private IPAddress ip;//創(chuàng)建IP地址對(duì)象

其次，在窗體加載時(shí)對(duì)Socket進(jìn)行初始化，將端口號(hào)和IP地址賦值并初始化。具體代碼如下：

Private void Form1_Load(object sender,EventArg e)

{

int port = int.Parse(textBox2.Text);//將端口號(hào)賦值

ip = IPAddress.Parse(textBox1.Text);//將IP地址賦值

ipport = new IPEndPoint(ip,port);//初始化

}

最后，將傳輸層協(xié)議(以TCP協(xié)議為例)作為Socket客戶端的通信協(xié)議，通過網(wǎng)絡(luò)終結(jié)點(diǎn)(IP地址和端口號(hào))Socket客戶端即可建立連接。代碼如下所示：

clientSocket=new Socket(AddressFamily.InterNetwork,SocketType.Stream,ProtocolType.Tcp);

clientSocket.Connect(ipport);

2.2 CIP報(bào)文組織

依據(jù)第1.3節(jié)CIP協(xié)議的報(bào)文封裝形式，結(jié)合液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)類型，合理組織報(bào)文。液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)對(duì)傳輸數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性要求的不同，采用CIP協(xié)議報(bào)文不同的封裝形式。對(duì)于液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的I/O數(shù)據(jù)，如模擬量、開關(guān)量等對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)，其上位監(jiān)控系統(tǒng)采用CIP協(xié)議隱式報(bào)文的組織形式；對(duì)于液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的故障診斷信息、組態(tài)信息等準(zhǔn)確性要求高的數(shù)據(jù)，其上位監(jiān)控系統(tǒng)采用CIP協(xié)議的顯式報(bào)文的組織形式。此外，為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性，需要對(duì)故障診斷信息、組態(tài)信息等準(zhǔn)確性要求高的數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)(循環(huán)冗余校驗(yàn)碼)。

文中以顯式報(bào)文為例，讀數(shù)據(jù)服務(wù)請(qǐng)求報(bào)文組織如下，報(bào)文由Header、CommandSpecificData字節(jié)、以及CIP消息3部分組成。

public byte[] Header = new byte[24] // 頭部 Header 24個(gè)字節(jié)

{

0x6F,0x00,//命令 2byte

0x28,0x00,//長(zhǎng)度 2byte(總長(zhǎng)度-Header的長(zhǎng)度)=40

0x00,0x00,0x00,0x00,//會(huì)話句柄 4byte預(yù)留

0x00,0x00,0x00,0x00,//狀態(tài)默認(rèn)0 4byte

0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,0x00,//發(fā)送方描述默認(rèn)0 8byte

0x00,0x00,0x00,0x00,//選項(xiàng)默認(rèn)0 4byte

};

Public byte[] CommandSpecificData = new byte[16] // 16個(gè)字節(jié)

{

0x00,0x00,0x00,0x00,//接口句柄 CIP默認(rèn)為0x00000000 4byte

0x01,0x00,//超時(shí)默認(rèn)0x0001 4byte

0x02,0x00,//項(xiàng)數(shù)默認(rèn)0x0002 4byte

0x00,0x00,//空地址項(xiàng)默認(rèn)0x0000 2byte

0x00,0x00,//長(zhǎng)度默認(rèn)0x0000 2byte

0xb2,0x00,//未連接數(shù)據(jù)項(xiàng)默認(rèn)為 0x00b2

0x18,0x00,//后面數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度

};

public byte[] CipMessage = new byte[10] //CIP消息(由讀取的標(biāo)簽生成)

{

0x52,0x02,//服務(wù)默認(rèn)0x52 請(qǐng)求路徑大小0x20,0x06,0x24,0x01,//請(qǐng)求路徑

0x0A,0xF0,//超時(shí)默認(rèn)0xF00A 4byte

0x0A,0x00,//CIP指令長(zhǎng)度

0x4C,//讀取服務(wù)標(biāo)識(shí)固定為0x4C 1byte

0x03,// 節(jié)點(diǎn)長(zhǎng)度 2byte 規(guī)律為 (標(biāo)簽名的長(zhǎng)度+2)/2

0x91,//擴(kuò)展符號(hào) 默認(rèn)為 0x91

0x04,//標(biāo)簽名的長(zhǎng)度0x54,0x41,0x47,0x31,//標(biāo)簽名

};

public byte[] Common = new byte[6]

{

0x01,0x00,//服務(wù)命令指定數(shù)據(jù)，默認(rèn)為0x0001

0x01,0x00,0x01,0x00//最后一位是PLC的槽號(hào)

};

public byte[] WrCommon = new byte[4]

{

0x01,0x00,0x01,0x00//最后一位是PLC的槽號(hào)

};

2.3 發(fā)送命令

在第2.1節(jié)已建立通信連接的基礎(chǔ)上，為使液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，利用第2.2節(jié)已組織完成的CIP數(shù)據(jù)報(bào)文，發(fā)送讀寫命令，實(shí)現(xiàn)液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上下位通信。具體過程為：首先，通過Socket客戶端發(fā)送注冊(cè)會(huì)話請(qǐng)求報(bào)文，并接收注冊(cè)應(yīng)答會(huì)話報(bào)文；然后，根據(jù)接收到的注冊(cè)應(yīng)答會(huì)話報(bào)文提取其中的會(huì)話句柄，并將它嵌入請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的會(huì)話報(bào)文中，通過Socket客戶端發(fā)送讀寫命令的請(qǐng)求數(shù)據(jù)包報(bào)文并接收返回報(bào)文；最后，進(jìn)行報(bào)文解析并顯示接收到的數(shù)據(jù)。文中以讀取操作命令為例，部分代碼如下：

private void button2_Click(object sender,EventArgs e)

{

clientSocket.Send(cip.Registercmd);//Socket客戶端發(fā)送CIP的注冊(cè)會(huì)話ID

textBox7.AppendText(GetCurrentTime() + " " + BitConverter.ToString(cip.Registercmd) + " ");//文本框顯示當(dāng)前時(shí)間，注冊(cè)會(huì)話ID

Thread.Sleep(2);

byte[] read_data = new byte[100];

int number = clientSocket.Receive(read_data,read_data.Length,0);

byte[] x = new byte[number];

Array.Copy(read_data,0,x,0,number);

textBox7.AppendText(GetCurrentTime() + " " + BitConverter.ToString(x) + " ");

byte[] Tagname = class1.Read(textBox3.Text);

Tagname[4] = read_data[4];Tagname[5] = read_data[5];Tagname[6] = read_data[6];Tagname[7] = read_data[7];

clientSocket.Send(Tagname);//Socket客戶端發(fā)送標(biāo)簽名稱

textBox7.AppendText(GetCurrentTime() + " " + BitConverter.ToString(Tagname) + " ");

Thread.Sleep(2);

number = clientSocket.Receive(read_data,read_data.Length,0);

byte[] rec = new byte[number];

Array.Copy(read_data,0,rec,0,number);

textBox7.AppendText(GetCurrentTime() + " " + BitConverter.ToString(rec) + " ");

textBox4.Text = class1.Value(rec);

}

3 測(cè)試結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

為驗(yàn)證基于CIP協(xié)議的液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)與下位機(jī)的通信效果，根據(jù)第2節(jié)中建立通信連接、組織CIP報(bào)文、發(fā)送命令的思路，利用Microsoft Visual Studio開發(fā)軟件采用C#語言設(shè)計(jì)基于CIP協(xié)議的上位監(jiān)控系統(tǒng)。此設(shè)計(jì)開發(fā)硬件環(huán)境為Intel(R) Core(TM) i5-3210 CPU、4 GB內(nèi)存、64位操作系統(tǒng)，軟件環(huán)境為Microsoft Visual Studio Community 2017、Windows10 系統(tǒng)。

3.2 測(cè)試參數(shù)設(shè)置及結(jié)果

依據(jù)第2節(jié)設(shè)計(jì)的液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)，文中針對(duì)600 kW液壓型風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)機(jī)組項(xiàng)目具體控制設(shè)備AB PLC的1769CompactLogix控制器，以第2.2節(jié)中的顯式報(bào)文為例進(jìn)行通信測(cè)試。具體測(cè)試過程為：首先，通過IP地址和端口號(hào)建立通信連接，將上位機(jī)的通信IP地址與PLC的IP地址設(shè)置在同一網(wǎng)段，文中測(cè)試的上位機(jī)IP地址設(shè)置為192.168.1.140，PLC的IP地址為192.168.1.15，端口號(hào)為44818；其次，通過分別輸入標(biāo)簽名稱star和TAG1讀取和寫入相應(yīng)的標(biāo)簽值并顯示發(fā)送和接收的報(bào)文信息。

文中通信測(cè)試結(jié)果如圖3所示，其中圖3(a)為讀取測(cè)試結(jié)果，圖3(b)為寫入測(cè)試結(jié)果。此外，文中方法與其他通信方法的對(duì)比如表2所示。實(shí)驗(yàn)測(cè)試與對(duì)比分析結(jié)果表明：采用基于CIP協(xié)議的通信方法能夠?qū)崿F(xiàn)與下位機(jī)的通信，與使用OPC及串行的通信方法相比，提高了通信效率，并且不需要使用專用的通信軟件以及不借助任何中間通信軟件，減少了資源占用、降低了成本、增強(qiáng)了針對(duì)性。

圖3 通信測(cè)試結(jié)果

表2 不同通信方法對(duì)比

4 結(jié)論

針對(duì)600 kW液壓型風(fēng)力發(fā)電試驗(yàn)機(jī)組所采用的FactoryTalk View Studio上位監(jiān)控軟件通信效率低、資源占用多、成本高、針對(duì)性弱的問題，文中提出基于CIP協(xié)議的液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)通信方法。利用Microsoft Visual Studio開發(fā)環(huán)境實(shí)現(xiàn)了上下位的通信，提高了通信效率，節(jié)約了資源，降低了成本，增強(qiáng)了針對(duì)性；同時(shí)，為下一步進(jìn)行600 kW液壓型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上位監(jiān)控系統(tǒng)的完整開發(fā)提供通信基礎(chǔ)。