工業(yè)以太網(wǎng)技術在繼電器可靠性檢測系統(tǒng)中的應用
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2)數(shù)據(jù)包套接字(Datagram Scoket)。該接口提供一個無連接服務。數(shù)據(jù)包以獨立包形式被發(fā)送，不提供無錯保證，數(shù)據(jù)可能丟失或重復，并且接收順序混亂。數(shù)據(jù)包套接字比較適用于數(shù)據(jù)包或記錄型數(shù)據(jù)的傳輸，數(shù)據(jù)包的發(fā)送不能得到保證，而且不能排序到達。
3)原始套接字(Raw Scoket)。該接口允許對較低層協(xié)議，如IP、ICMP直接訪問，主要用于新的網(wǎng)絡協(xié)議實現(xiàn)的測試等[6]。
在進行網(wǎng)絡開發(fā)時，阻塞問題是網(wǎng)絡編程中十分重要的問題。由于在阻塞模式下，在I/O操作完成前，執(zhí)行操作的Winsock函數(shù)會一直等待下去，不會立即返回程序(將控制權交還給程序)。故用這種方式，服務器應用程序將很難同時通過多個建好連接的套接字進行通信。在此系統(tǒng)的應用中，需要實現(xiàn)一臺服務器同時和六個套接字進行通信，因此結合對有限硬件資源的考慮，選擇了非阻塞類型的套接字，這也是一般協(xié)議開發(fā)中通常用到的套接字通信方式。
3.2 通信的實現(xiàn)
系統(tǒng)通信采用客戶機/服務器模式，利用VC的微軟基礎類(MFC)進行網(wǎng)絡開發(fā)，MFC提供了兩種類型描述Windows Socket，分別是CAsynSocket和CSocket。其中CAsynSocket類封裝了Windows Sockets API，并將與Socket有關的Windows消息轉換為回調函數(shù)。CAsynSocket處于網(wǎng)絡更底層，其使用就更具靈活性，相應要求編程者應熟悉網(wǎng)絡底層細節(jié)。而CSocket類是CAsynSocket類的派生類，通過MFC中的CArchive類的對象提供了更高層次的抽象，它封裝了 Socket實現(xiàn)中的許多細節(jié)。這里我們采用CAsynSocket類實現(xiàn)系統(tǒng)中“一對多”的數(shù)據(jù)發(fā)送，通過在服務器中建立Winsock空間數(shù)組的方式來解決[7]。
首先，構造CAsyncSocket類型的對象，然后利用該對象創(chuàng)建內嵌的Socket句柄。例如:
CAsyncSocket m_listen;
m_listen.Create(nPort);//服務器指定端口
若是客戶端，需要用CAsyncSocket::Connect()函數(shù)連接服務器端的套接字。
其次，若是服務器端的套接字，創(chuàng)建完成就可以偵聽端口，以便接收試圖連接到此端口的客戶端的套接字。接收了一個連接請求后就可以進行口令驗證或直接建立連接等工作。服務器偵聽的函數(shù)是CAsyncSocket::Listen()，接收客戶端套接字的函數(shù)是 CAsyncSocket::Accept()。
繼而采用CAsyncSocket類的成員函數(shù)進行數(shù)據(jù)的收發(fā)。發(fā)送的函數(shù)是CAsyncSocket::send()，接收的函數(shù)是CAsyncSocket::Receive()。
最后，通信結束后，通過CAsyncSocket::Close()函數(shù)銷毀對象。服務器與檢測裝置的通訊流程見圖3。
圖 3 服務器與檢測裝置通信流程圖
CAsyncSocket類對網(wǎng)絡回調函數(shù)做了較好的封裝。當有連接請求時，服務器端的套接字就會收到OnAccept消息，此消息觸發(fā)網(wǎng)絡回調函數(shù) OnAccept();當服務器接收了連接后，客戶端的套接字就會收到OnConnect消息，此消息觸發(fā)網(wǎng)絡回調函數(shù)OnConnect();當有數(shù)據(jù)傳來時，套接字會收到OnReceive消息，此消息觸發(fā)網(wǎng)絡回調函數(shù)OnReceive()。程序員也可以在CAsyncSocket類的派生類中重載以上回調函數(shù)，實現(xiàn)特定的功能。
3.3 數(shù)據(jù)傳輸及服務器功能
服務器與檢測裝置在不同的狀態(tài)下需要傳輸大量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)所代表的含義也各不相同，例如服務器通過以太網(wǎng)對檢測裝置的操作：簡單的有開始試驗、暫停試驗等，復雜的有設置檢測裝置工作參數(shù)、對號設置、讀取失效信息等。因此需要對服務器和檢測裝置傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行嚴格的定義，這里采取：
Command+Length+Content
Command：通信命令號，Length：文本字節(jié)長度，Content：文本字節(jié)內容。
如果傳輸內容為簡單的控制數(shù)據(jù)，則文本字節(jié)長度和文本字節(jié)內容都為零，否則應按具體的通信內容進行添加。
服務器內部配置一預先定義的超時時間間隔，這個時間要足夠長，以使檢測裝置能夠作出正常的反應，超時事件將觸發(fā)服務器來處理錯誤。
服務器操作界面的菜單項和檢測裝置基本一致，在文本顯示區(qū)顯示所有建立連接的檢測裝置的試驗狀態(tài)和數(shù)據(jù)。建立連接后，通過服務器對檢測裝置進行操作和在現(xiàn)場直接操作檢測裝置的效果是一樣的。
4、實驗驗證
為了驗證本方案的可行性，整個檢測系統(tǒng)在宏發(fā)公司進行了長期的運行，通過網(wǎng)絡監(jiān)視軟件的分析，數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼`碼率極低，在同一局域網(wǎng)內數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐禃r間大部分集中在100ms以內，達到了傳輸時間的要求，網(wǎng)絡傳輸中斷的情況基本沒有出現(xiàn)。
因此,本文所提出的基于工業(yè)以太網(wǎng)的繼電器可靠性檢測系統(tǒng)的通信方案,實時性較好,可靠性較高,能夠實現(xiàn)服務器對現(xiàn)場設備的實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控的功能,是切實可行的。且其開放性、可操作性也較高能夠適用于很多數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控場合。
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