开源纯C#工控网关+组态软件(三)加入一个新驱动：西门子S7

一、   引子

        首先感谢博客园：第一篇文章、第一个开源项目，算是旗开得胜。可以看到，项目大部分流量来自于博客园，码农乐园，名不虚传^^。

园友给了我很多支持，并提出了很好的改进意见。现加入屏幕分辨率自适应和OPC Server可CLSID和ProgID自适应加载功能。屏幕自适应本是普遍问题，因为之前都是标配硬件，举手之劳，一懒就忽略了。

       

仅仅十天前，我还是上github只会点击的菜鸟。Readme文件如何编辑都是现学现卖。

第一次向github上传仓库，下载了发现居然没有任何exe,dll,bak文件！度之，更改忽略文件。总之是赶鸭子上架，各种囧。

然则有园友捧场，我也就不揣浅陋，以见教于大方了。

二、   如何加入一个新驱动

• 准备工作

我更新了dll文件夹：增加了libnodave.dll、libnodave.net.dll、SiemensPLCDriver.dll。这个SiemensPLCDriver.dll，

就是西门子S7系列PLC的驱动程序(包括源代码，在Program里面）。请先同步或者重新下载最新版本。

libnodave开源库(https://github.com/netdata/libnodave)据说是来自西门子的德国大神所作。某前辈当年一句话：能搞定驱动就是大牛。我找到了libnodave,封装后成功的实现了与西门子200PLC通讯，很受鼓舞，也成为了项目的起点。

• 注册驱动

打开变量管理器TagConfig，点注册，双击【路径】框，在dll文件夹里找到SiemensPLCDriver.dll。

如果出现在下方列表，打钩，点注册，一般会提示成功。

 这时候，右键点树节点S1->参数设置，就会看到S7以太网协议已经成为可选项。

• 驱动的加载

实际上述一系列动作，就是驱动dll的信息，已经写入了数据库的RegisterModule表。

这张表就是为系统服务反射加载驱动程序提供基本信息：加载的位置、类名 、描述，以便实例化为具体的驱动类。

在DAServer内有一个AddDriver方法，就是Activator.CreateInstance加载驱动并转换为IDriver。

使用反射加载，最大优点就是用户可以自己实现一个驱动，或者引用第三方驱动，并用TagConfig注册，而不需要改动源代码。

三、   如何实现一个新驱动

•  驱动接口规范

  [Description("S7 以太网协议")]
  public sealed class SiemensTCPReader : IPLCDriver, IMultiReadWrite

我在前一篇文章里提到，IPLCDriver 是所有PLC都实现的接口。IMultiReadWrite 是支持批量读写的下位机必须实现的接口。

因为PLC都具有可连接性、可读写性，同时西门子的协议还支持批量读写。

SiemensTCPReader 里的Connect方法，就是对libnodave中connectPLC方法的封装。

Dispose方法，就是释放libnodave的非托管资源。

ReadBytes、ReadInt32、ReadBit、ReadFloat、WriteFloat等方法，就是对IReaderWriter接口的实现。也就是单独读写。

ReadMultiple、WriteMultiple方法是对IMultiReadWrite 接口的实现，也是对libnodave中批量读写方法的封装。

GetDeviceAddress/GetAddress方法很重要，在TagConfig里编辑的地址是西门子约定俗成的，比如DB3,DD122.1，要翻译成下位机理解的设备地址DeviceAddress。

这个Description 属性描述符，在注册之后会被反射为驱动的描述字符，存入数据库。

•  为什么要实现批量读写，如何实现

批量读写的目的，就是为了提高性能。

很多人总是拿C#、.NET的所谓性能说事。首先我认为.NET性能优良。关键是你怎么写。

而对性能影响最大的往往不是语言、框架，而是IO。IO的性能成本往往是语言本身的十倍、百倍、甚至千倍。

在PLC通讯过程中，请求往返就是性能瓶颈。因为大部分下位机不支持订阅-发布（推送）模式，只能采用定期轮询方式。

既然是轮询，如果变量很多，如果一个个去读写，读1000个变量要轮询1000次，一次往返起码几十毫秒，效率差的惊人，还占用PLC大量资源。这是行不通的。

但如果你想一次就能读入1000个变量，要考虑到变量地址可能是不连续的，散乱的。而每次读取的大小受PDU所限。

所以，就一定要对变量的分布分析整理，类似送快递，客户虽然分布在各个小区，但并不能像醉汉一样漫无目的的投递，而是根据客户的分布，执行最优化的路线选择。

整理的结果，就是将所有要读写的变量分割为块，每块大小不能超过PLC 的PDU。力求往返次数最少、一次读入的区块最大、包含的变量最多。

分割整理变量区块的功能，就是PLCGroup 的UpdatePDUArea函数实现的。不过我在这里只是进行简单的地址归纳，并没有做最优解。最优算法肯定是存在的，但可能与现行方法出入不会太大。

四、   下面的计划

写一系列帖子，把架构、原理讲清楚。大致如下：

• 网关层接口概述
• 上下位机通讯原理
• 如何实现一个设备驱动
• 如何设计图元
• VS插件模块及原理
• 归档模块及文件格式
• 如何进行功能扩展
• 组态变量表达式实现

github地址：https://github.com/GavinYellow/SharpSCADA。欢迎大家提出宝贵意见和建议！