第四章数据采集及控制.doc

第四章 数据采集和控制
4.1 概述
在控制系统中，现场的原始数据,如温度、压力、设备状态等，是系统的基础和关键，无法获取这些数据，所有针对它们进行的计算和操作就都是错误的，离开了这些数据系统就象人没有了视觉和触觉一样，自动化就是一句空话。同样地，建立在控制系统基础之上的监控系统，及时准确地采集和控制数据也是组态软件的基础。不过作为更高层次的系统，监控系统在实时性等方面比控制系统的要求要低。例如，控制系统是通过电缆连接现场的每个信号/数据的，数据的采集，运算处理和控制动作很快，而监控系统一般通过通信线路从控制系统中取得现场数据，实时性就低很多，运算处理一般都是和监控相关的，并不参与过程控制，即使数据连接通信断开了，对过程控制也没有大的影响。（注释：有关易控参与过程控制的内容参见本书的“逻辑和过程控制”一章）
4.2 控制网络数据传输介绍
要想了解组态软件的数据采集和控制的方式，就要了解控制系统的网络构成，对于大多数控制系统来说，一般的网络构成主要有三部分：现场层，控制层，监控层。

图4.1 控制系统和监控系统的数据采集和控制
现场层：这一层包括现场的各种设备，是控制系统的被控对象，在数据传输方面主要提供数据的传输接口，这些接口包括串口，以太网等
控制层：这一层包括各种对现场层设备的控制元件，是控制系统的执行机构，在数据传输方面主要是把现场来的各类电信号转换为数据信号。
监控层：这一层包括各类监控设备和数据处理设备，是控制系统的控制中心，在数据传输方面主要是对控制层来的各种数据进行处理。
上面说了数据传输的三层网络，那么数据是怎么在这三层之间传输呢？这就需要了解数据传输的介质，这些介质就包括传输的硬件和传输的协议。
4.2.1 设备硬件
1、RS-232 接口
在串行通讯时，要求通讯双方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通讯。RS-232接口是目前最常用的一种串行通讯接口。在RS-232 中任何一条信号线的电压均为负逻辑关系。即：逻辑"1"为-3 到-15V；逻辑"0"为+3 到+15V 。RS-232接口连接器一般使用型号为DB-9的9线插头座, 而工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND 三条线。RS-232 传输线采用屏蔽双绞线。一般RS232的传输距离与波特率有关，具体数据如下：
波特率（bps）
110
300
1200
2400
4800
9600
传输距离（m）
1500
1500
900
300
300
75
2、RS-485 接口
RS-485 的电气特性为发送端：逻辑"1"以两线间的电压差为+（2 至6） V 表示；逻辑"0"以两线间的电压差为-（2 至6）V 表示。接收端：A比B高200mV以上即认为是逻辑"1",A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑"0"。RS-485(或 RS-422)通信建议一定要接地，因为RS-485(或 RS-422)通信要求通信双方的地电位差小于1V。即：半双工通信接3根线（+A、-B、地），全双工通信接5根线（+发、-发、+收、-收、地）。为了安全起见，建议通信机器的外壳接大地。RS-485(或 RS-422)光隔转换器的所有外接电源的“地”必须全部连在一起但不要与计算机外壳地相连，因为电源“地”同时也是RS-485或 RS-422的信号“地”。当通信距离超过100米时建议最好使用光电隔离的通信接口转换器。RS-485 的最高传输速率为10Mbps。但是由于RS-485 常常要与PC 机的RS-232口通信，所以实际上一般最高115.2Kbps。又由于太高的速率会使RS-485 传输距离减小，所以往往为9600bps 左右或以下。RS-485 接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗噪声干扰性好。RS-485接口的最大传输距离标准值为1200米（9600bps时），实际上可达3000米，RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器、即RS-485 具有多机通信能力,这样用户可以利用单一的RS-485 接口方便地建立起设备网络。因RS-485 接口具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等上述优点就使其成为首选的串行接口。因为RS485 接口组成的半双工网络，一般只需二根信号线，所以RS485 接口均采用屏蔽双绞线传输。
RS-485 的国际标准并没有规定RS485 的接口连接器标准、所以采用接线端子或者DB-9、DB-25 等连接器都可以。在使用RS485 接口时，对于特定的传输线经，从发生器到负载其数据信号传输所允许的最大电缆长度是数据信号速率的函数，这个长度数据主要是受信号失真及噪声等影响所限制。最大电缆长度与信号速率的关系曲线是使用24AWG 铜芯双绞电话电缆（线径为0.51mm），线间旁路电容为52.5PF/M，终端负载电阻为100 欧时所得出。当数据信号速率降低到90Kbit/S 以下时，假定最大允许的信号损失为6dBV 时， 则电缆长度被限制在1200M。实际上，在实用时是完全可以取得比它大的电缆长度。当使用不同线径的电缆。则取得的最大电缆长度是不相同的。
3、RS-422 接口
RS-422 的电气性能与RS-485完全一样。主要的区别在于：RS-422有4 根信号线：两根发送（Y、Z）、两根接收（A、B）。由于RS-422 的收与发是分开的所以可以同时收和发（全双工）。RS-485 有2 根信号线：发送和接收都是A 和B。由于RS-485 的收与发是共用两根线所以不能够同时收和发（半双工）。
4、RS-485 比RS-232接口相比有何特点
由于RS-232 接口标准出现较早，难免有不足之处，主要有以下四点：
（1） 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL 电路连接。
（2） 传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps。现在由于采用新的UART 芯片16C550 等，波特率达到115.2Kbps。
（3） 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式， 这种共地传输容
易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性弱。
（4） 传输距离有限，最大传输距离标准值为50 米，实际上也只能用在15米左右。
（5）RS-232 只允许一对一通信，而RS-485 接口在总线上是允许连接多达128个收发器。
4.2.2 现场总线
现场总线是过程控制理论中的热门话题，也是相关领域的技术热点，受到了世界范围内的广泛关注。1984年，现场总线的概念得到正式提出。IEC（International Electrotechnical Commission,国际电工委员会）对现场总线（Fieldbus）的定义为：现场总线是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串形、多结点的数字通信技术。
由于各个国家各个公司的利益之争，虽然早在1984年国际电工技术委员会/国际标准协会（IEC/ISA）就着手开始制定现场总线的标准，至今统一的标准仍未完成。很多公司也推出其各自的现场总线技术，但彼此的开放性和互操作性还难以统一。目前世界上存在着大约四十余种现场总线，如法国的FIP，英国的ERA，德国西门子公司Siemens的ProfiBus，挪威的FINT，Echelon公司的LONWorks，PhenixContact公司的InterBus，RoberBosch公司的CAN，Rosemounr公司的HART，CarloGarazzi公司的Dupline，丹麦ProcessData公司的P-net，PeterHans公司的F-Mux，以及ASI（ActraturSensorInterface），MODBus，SDS，Arcnet，国际标准组织-基金会现场总线FF：FieldBusFoundation，WorldFIP，BitBus，美国的DeviceNet与ControlNet等等。这些现场总线大都用于过程自动化、医药领域、加工制造、交通运输、国防、航天、农业和楼宇等领域，大概不到十种的总线占有８０％左右的市场。
下面就几种主流的现场总线做一简单介绍。
1、基金会现场总线（FoundationFieldbus 简称FF）
这是以美国Fisher-Rousemount公司为首的联合了横河、ABB、西门子、英维斯等80家公司制定的ISP协议和以Honeywell公司为首的联合欧洲等地150余家公司制定的WorldFIP协议于1994年9月合并的。该总线在过程自动化领域得到了广泛的应用，具有良好的发展前景。
基金会现场总线采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，另外增加了用户层。FF分低速H1和高速H2两种通信速率，前者传输速率为31.25Kbit/秒，通信距离可达1900m，可支持总线供电和本质安全防爆环境。后者传输速率为1Mbit/秒和2.5Mbit/秒，通信距离为750m和500m，支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IEC1158-2标准。FF的物理媒介的传输信号采用曼切斯特编码。
2 、CAN（ControllerAreaNetwork 控制器局域网）
最早由德国BOSCH公司推出，它广泛用于离散控制领域，其总线规范已被ISO国际标准组织制定为国际标准，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN协议分为二层：物理层和数据链路层。CAN的信号传输采用短帧结构，传输时间短，具有自动关闭功能，具有较强的抗干扰能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破坏性总线仲裁技术，通过设置优先级来避免冲突，通讯距离最远可达10KM/5Kbps/s，通讯速率最高可达40M /1Mbp/s，网络节点数实际可达110个。目前已有多家公司开发了符合CAN协议的通信芯片。
3、 Lonworks
　它由美国Echelon公司推出，并由Motorola、Toshiba公司共同倡导。它采用ISO/OSI模型的全部７层通讯协议，采用面向对象的设计方法，通过网络变量把网络通信设计简化为参数设置。支持双绞线、同轴电缆、光缆和红外线等多种通信介质，通讯速率从300bit/s至1.5M/s不等，直接通信距离可达2700m（78Kbit/s），被誉为通用控制网络。Lonworks技术采用的LonTalk协议被封装到Neuron（神经元）的芯片中，并得以实现。采用Lonworks技术和神经元芯片的产品，被广泛应用在楼宇自动化、家庭自动化、保安系统、办公设备、交通运输、工业过程控制等行业。
4、DeviceNet
　DeviceNet是一种低成本的通信连接也是一种简单的网络解决方案，有着开放的网络标准。DeviceNet具有的直接互联性不仅改善了设备间的通信而且提供了相当重要的设备级阵地功能。DebiceNet基于CAN技术，传输率为125Kbit/s至500Kbit/s,每个网络的最大节点为64个，其通信模式为：生产者/客户（Producer/Consumer），采用多信道广播信息发送方式。位于DeviceNet网络上的设备可以自由连接或断开，不影响网上的其他设备，而且其设备的安装布线成本也较低。DeviceNet总线的组织结构是Open DeviceNet Vendor Association（开放式设备网络供应商协会，简称“ODVA”）。
5、PROFIBUS
PROFIBUS是德国标准（DIN19245）和欧洲标准（EN50170）的现场总线标准。由PROFIBUS--DP、PROFIBUS－FMS、PROFIBUS－PA系列组成。DP用于分散外设间高速数据传输，适用于加工自动化领域。FMS适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等。PA用于过程自动化的总线类型，服从IEC1158－２标准。PROFIBUS支持主-从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。　　 PROFIBUS的传输速率为9.6Kbit/s至12Mbit/s，最大传输距离在9.6Kbit/s下为1200m，在12Mbit/s小为200m，可采用中继器延长至10km，传输介质为双绞线或者光缆，最多可挂接127个站点。
6、HART
HART是Highway Addressable Remote Transducer的缩写，最早由Rosemount公司开发。其特点是在现有模拟信号传输线上实现数字信号通信，属于模拟系统向数字系统转变的过渡产品。其通信模型采用物理层、数据链路层和应用层三层，支持点对点主从应答方式和多点广播方式。由于它采用模拟数字信号混和，难以开发通用的通信接口芯片。HART能利用总线供电，可满足本质安全防爆的要求，并可用于由手持编程器与管理系统主机作为主设备的双主设备系统。
7、CC-Link
CC-Link是Control&Communication Link（控制与通信链路系统）的缩写，在1996年11月，由三菱电机为主导的多家公司推出，其增长势头迅猛，在亚洲占有较大份额。在其系统中，可以将控制和信息数据同是以10Mbit/s高速传送至现场网络，具有性能卓越、使用简单、应用广泛、节省成本等优点。其不仅解决了工业现场配线复杂的问题，同时具有优异的抗噪性能和兼容性。CC-Link是一个以设备层为主的网络，同时也可覆盖较高层次的控制层和较低层次的传感层。2005年7月CC-Link被中国国家标准委员会批准为中国国家标准指导性技术文件。
8、WorldFIP
WorkdFIP的北美部分与ISP合并为FF以后，WorldFIP的欧洲部分仍保持独立，总部设在法国。其在欧洲市场占有重要地位，特别是在法国占有率大约为60%。WorldFIP的特点是具有单一的总线结构来适用不同的应用领域的需求，而且没有任何网关或网桥，用软件的办法来解决高速和低速的衔接。WorldFIP与FFHSE可以实现“透明联接”，并对FF的H1进行了技术拓展，如速率等。在与IEC61158第一类型的连接方面，WorldFIP做得最好，走在世界前列。
9 、INTERBUS
INTERBUS是德国Phoenix公司推出的较早的现场总线，2000年2月成为国际标准IEC61158。INTERBUS采用国际标准化组织ISO的开放化系统互联OSI的简化模型（1，2，7层），即物理层、数据链路层、应用层，具有强大的可靠性、可诊断性和易维护性。其采用集总帧型的数据环通信，具有低速度、高效率的特点，并严格保证了数据传输的同步性和周期性；该总线的实时性、抗干扰性和可维护性也非常出色。INTERBUS广泛地应用到汽车、烟草、仓储、造纸、包装、食品等工业，成为国际现场总线的领先者。
4.2.3 MODBUS
Modbus协议最初由Modicon公司开发出来，在1979年末该公司成为施耐德自动化(Schneider Automation)部门的一部分，现在Modbus已经是工业领域全球最流行的协议。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。许多工业设备，包括PLC，DCS，智能仪表等都在使用Modbus协议作为他们之间的通讯标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
当在网络上通信时，Modbus协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成应答并使用Modbus协议发送给询问方。
Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网络进行通信的。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。Modbus的ASCII、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据，实现双向读写。
Modbus协议需要对数据进行校验，串行协议中除有奇偶校验外，ASCII模式采用LRC校验，RTU模式采用16位CRC校验，但TCP模式没有额外规定校验，因为TCP协议是一个面向连接的可靠协议。另外，Modbus采用主从方式定时收发数据，在实际使用中如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以诊断出来，而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较好。
对于Modbus的ASCII、RTU和TCP协议来说，其中TCP和RTU协议非常类似，我们只要把RTU协议的两个字节的校验码去掉，然后在RTU协议的开始加上5个0和一个6并通过TCP/IP网络协议发送出去即可。所以在这里我仅介绍一下Modbus的ASCII和RTU协议。
下表是ASCII协议和RTU协议进行的比较：
协议
开始标记
结束标记
校验
传输效率
程序处理
ASCII
:（冒号）
CR,LF
LRC
低
直观，简单，易调试
RTU
无
无
CRC
高
不直观，稍复杂
通过比较可以看到，ASCII协议和RTU协议相比拥有开始和结束标记，因此在进行程序处理时能更加方便，而且由于传输的都是可见的ASCII字符，所以进行调试时就更加的直观，另外它的LRC校验也比较容易。但是因为它传输的都是可见的ASCII字符，RTU传输的数据每一个字节ASCII都要用两个字节来传输，比如RTU传输一个十六进制数0xF9,ASCII就需要传输’F’’9’的ASCII码0x39和0x46两个字节，这样它的传输的效率就比较低。所以一般来说，如果所需要传输的数据量较小可以考虑使用ASCII协议，如果所需传输的数据量比较大，最好能使用RTU协议。
下面对两种协议的校验进行一下介绍。
1、LRC校验
LRC域是一个包含一个8位二进制值的字节。LRC值由传输设备来计算并放到消息帧中，接收设备在接收消息的过程中计算LRC，并将它和接收到消息中LRC域中的值比较，如果两值不等，说明有错误。
LRC校验比较简单，它在ASCII协议中使用，检测了消息域中除开始的冒号及结束的回车换行号外的内容。它仅仅是把每一个需要传输的数据按字节叠加后取反加1即可
2、CRC校验
CRC域是两个字节，包含一16位的二进制值。它由传输设备计算后加入到消息中。接收设备重新计算收到消息的CRC，并与接收到的CRC域中的值比较，如果两值不同，则有误。
CRC是先调入一值是全“1”的16位寄存器，然后调用一过程将消息中连续的8位字节各当前寄存器中的值进行处理。仅每个字符中的8Bit数据对CRC有效，起始位和停止位以及奇偶校验位均无效。
CRC产生过程中，每个8位字符都单独和寄存器内容相或（OR），结果向最低有效位方向移动，最高有效位以0填充。LSB被提取出来检测，如果LSB为1，寄存器单独和预置的值或一下，如果LSB为0，则不进行。整个过程要重复8次。在最后一位（第8位）完成后，下一个8位字节又单独和寄存器的当前值相或。最终寄存器中的值，是消息中所有的字节都执行之后的CRC值。CRC添加到消息中时，低字节先加入，然后高字节。
4.2.4 OPC
OPC是OLE for Process Control的简称，OLE则是Windows和Macintosh操作系统上的Object Linking and Embedding（目标连接和嵌入）技术的简称。这种技术允许我们在一个应用程序中使用其它应用程序中的对象（注释：意思是“过程控制中的对象链接和嵌入”，但OPC的最新发展—OPC UA，已经在技术彻底抛弃了OLE，因此现在OPC已经不能从名字的缩略上解释了，只是一个名称而已）。可见OPC是一个计算机软件之间通信的规范或称协议，支持OPC的两个计算机软件可以通过OPC协议互相通信交换数据。OPC是开放的通信标准，由OPC基金组织维护，其官方网站为WWW.OPCFOUNDATION.ORG。
按照OPC协议通信的两个计算机软件中的请求数据的一方称为OPC客户，提供数据的一方称为OPC服务器，如下图所示。一个计算机软件，可以既是OPC客户，又是OPC服务器。
易控可以作为OPC客户和任何第三方的OPC服务器程序通信交换数据，这样即使易控无法直接通信的设备，也可以通过一个可以和该设备通信的第三方OPC服务器软件间接读写设备数据。 同样，易控可以作为OPC服务器为任何第三方支持OPC客户端协议的计算机软件提供工程中的数据。OPC服务器软件和OPC客户端软件可以位于一台计算机，也可以位于局域网内不同的计算机上。
有关易控作为OPC服务器对外提供数据的进一步内容，请参考本章的“易控的OPC”一节。

图4.3 易控通过OPC服务器和硬件进行通信
有一些硬件的生产厂家不公开其通信协议，通信需要经过厂家自己提供的特殊软件才可以进行。从易控的意义上讲，这些软件和OPC服务器，以及虚拟通道等都是一样的，都是一个中间软件，只不过实现的方式不同而已。因此，在易控的通道中也有代表这一类特殊软件的通道，如西门子S7、SimaticNet等。
4.3 易控中的数据采集和控制
对现场数据的采集和控制，不同的组态软件有不同的称谓，在易控中称为“设备通信”或“IO通信”。
易控的设备通信功能可以完成对控制层的PLC、智能模块、板卡、智能仪表、变频器、伺服控制器等硬件设备的数据采集和控制。易控设备通信的对象俗称为“下位设备”。运行易控的计算机俗称“上位机”。
易控的设备通信一般通过以下几种途径进行：
1. 易控通过串口、以太网或其它专用网卡等通信接口经通信电缆连接到硬件设备进行的。串口根据距离的远近和一根通信电缆上连接的设备数量可以是RS232、RS422和RS485。RS232因为使用电压信号传输，信号在线路上的损失较大，只适于单一设备的近距离通信（15米以内），RS422和RS485则使用差分电压信号传输，信号传输的抗干扰能力增强，传送距离大幅度增大，可以达到1200米。另外RS422和RS485还可以连接多个设备（Multidrop)，RS422和RS485的差别很小，主要是驱动信号的不同，因此可以最多驱动的设备个数也不同（RS422最多可连接10个设备，RS485最多可以连接32个设备）。由于抗干扰的能力强，RS422和RS485的通信的速度也比RS232更快。串口通信多在仪表等小型设备或数据通信要求不高的控制设备中使用，RS485在自动化设备中的使用更为普及。以太网以速度快、开放性好、支持的厂家和软件丰富等诸多优势，在自动化产品中已经开始普遍采用，目前的中大型PLC都带有以太网通信接口。一些专用的网络接口包括现场总线的网络接口板，如Profibus、DeviceNet、ControlNet、CC-Link、SSCNET、CANopen、BACnet、LonWorks等等， 需要注意的是，虽然许多总线产品都提供在个人计算机中的通信接口板，但在计算机和控制器之间使用这些总线通信并不多用，因为毕竟这些总线主要是为了控制器和传感器、执行器等控制层之间传输信号的网络。
2. 易控直接读写安装在本机内的IO板卡，经过USB端口扩展外接的一些IO板卡。在这种情况下，由于没有下位控制器，所以更多适用于信号的监测等场合，如果有控制的要求，一般需要在组态软件中完成，但多数组态软件在实时性上并不能满足较高的控制要求，需要专门具有Windows实时扩展的的控制软件，俗成软逻辑的产品
3. 还可以通过第三方软件，如OPC Server等简介对设备进行数据采集和控制。
在一个易控工程中可以同时和多种不同类型的设备进行通信，如可以同时有不同厂家的PLC 、仪表、智能模块和板卡。
图4.2控制网络系统结构图
在自动化监控中，由于设备的复杂多样性和组态软件在设计组织上存在的一些问题，和硬件设备的通信是比较棘手和容易出错的地方。易控不仅在设备通信上提供了自己的一些特色，还在使用的方便性上作了许多努力。
易控实现并隐藏了和硬件设备的通信细节。例如：用户不需要关心详细的通信协议以及协议的实现，只需知道设备的类型，是什么厂家和类型的硬件，它们如何和上位机连接、基本的连接参数以及通信的内容等就可以建立和设备的通信。易控提供设备通信的“向导”功能来指导用户完成设备通信的所有配置工作。用户可以设置当通信出现故障时的处理办法，可以动态停止和启动与某些设备的通信。
易控的设备通信具有以下特点：
n 概念简单、通信建立容易
n 能在工程开发期间就对通信进行测试
n 通信故障断开后自动恢复
n 能动态启动或停止与一台或多台设备的通信
n 支持设备的特殊通信指令
n 支持设备的冗余
n 支持结构数据以及设备的历史数据
n 可以快速批量配置设备中的变量信息
n 通信经过多种优化机制，通信效率高
n 嵌入网关功能，可以直接在易控的多个设备之间高效的转发数据
n 提供了一个虚拟设备，方便在没有硬件设备时候的软件调试和学习
n 设备中的变量信息只在设备中定义，不在外部定义，外部需要使用的进行连接，逻辑更加清晰
n 开放通信程序框架，用户可以自己开发相对容易的面向对象的设备通信程序
易控工程除了通过“设备通信”和“下位设备”之间交换数据外，还可以通过多种其它途径与外部进行数据交换，如通过中间数据库，WebService等约定的软件接口。有关内容，请参见本教程的“数据库接口”等章节。
4.4 设备通信基础
掌握组态软件的数据采集方式和软硬件基础后，那么下面就要在实际的组态软件中进行设置了。首先在这里要了解“通道”、“设备”、“设备变量”等基本概念以及它们之间的关系。
4.4.1 通道
通道是组态软件软件和仪器、仪表、PLC等外部设备进行信息交换的“走廊”，或者“媒介”。虽然通道常常和一种计算机硬件紧密相关，如串行口、以太网等，但它只是一个抽象概念，不一定有实际的物理意义。
通道有名称、通信状态、是否启用等属性。不同类型的通道具有不同的其它属性，比如串口通道具有波特率等属性，以太网通道具有端口号等属性。
易控有以下类型的通道：串口通道、以太网通道、虚拟设备通道、OPC通道、板卡通道、各种现场总线接口通道、以及一些特殊的软件通道等等。易控通道见下表：
通道名称
通道含义
串口
易控通过串口通道和具有RS232/422/485等串行接口的设备相连
以太网
易控通过以太网通道和具有以太网接口的设备相连
虚拟设备
易控通过虚拟通道连接虚拟设备
板卡
易控通过“板卡”通道读写插入在计算机中的数据采集板卡
SSCNET
易控通过SSCNET网卡与三菱的运动控制器相连
CC-Link
易控通过CC-Link网卡与设备相连
DeviceNet
易控通过DeviceNet网卡与DeviceNet设备相连
OPC
易控通过OPC服务器程序间接实现和设备的通信
SimaticNet
易控通过西门子的SimaticNet软件读写西门子PLC
西门子S7
易控通过西门子的S7软件读写西门子的S7系列PLC
GPRS_CDMA
易控通过移动或连通无线网络连接设备

其中的“虚拟设备”通道专用于连接易控自己的“虚拟设备”。虚拟设备是一种物理上并不存在的假想硬件，但其工作过程和真实设备没有区别，主要用于测试、以及获取一些需要按照规律变化的信号之用。
OPC通道专门用于连接OPC服务器程序的通道。因为OPC是目前较为广泛使用的一种标准，这里做一些专门介绍
附：常见PLC的通讯方式
生产商
产品型号
通讯方式
OMRON  
CPM1 
RS232/RS422
CQM1 
RS232/RS422、
COMPOBUS/S、
COMPOBUS/D
C1000H/C2000H
RS232/RS422、
C200Hа
Controller Link、SYSMAC LINK、SYSNET、
CVM
Ethernet、CompoBus/s、
CV
CompoBus/D
CS1

C20H-C60H
RS232/RS422
MISTUBISH
FX系列
RS232/RS422
A系列
RS232/RS422/USB、
Q系列
PROFIBUS、Modbus、

MELSECNET10、CC-Link、Ethernet
Allen-Bradley
ControlLogix
RS232/RS422、
PLC5
DH+/DH485、ControlNet、Ethernet、DeviceNet
SLC500

松下
FP0 /FP1
RS232/RS422、
FP3
Ethernet、MEWNET、C-NET
FP10SH

GE Fanuc
LM90-30
RS-232/422、Ethernet、GENIUS BUS、PROFIBUS、WorldFip、InterBus-s
LM90-70

Schneider
nano
RS485
Tsx-MICRO
RS232/RS422
Tsx-Premium
Ethernet、Modbus-Plus、RS232(MODBUS)、WorldFip、InterBus、PROFIBUS
Tsx-Quantum

Tsx-Momentum

Siemens
S5
PROFIBUS
S7-200
PPI
S7-300
MPI、PROFIBUS、Ethernet
S7-400

4.4.2 设备
设备是易控软件进行设备通信的对象，即易控在设备通信中，从设备中读取数据，将数据写入到设备中。设备是一个抽象的概念，它可以是一个物理硬件，也可以是一个虚拟的硬件，甚至一个硬件网络。
设备具有像象名称、通信状态、是否启用等属性，不同类型的设备具有不同的其它属性。
易控内置了和常见自动化设备的通信能力，而且支持的设备也在不断增多，甚至用户还可以自己按照易控的设备通信程序规范开发自己的设备通信程序并集成到易控中。为了方便用户查找和管理设备，易控中的设备按照设备类型、通信接口类型、生产厂家等进行了分类。
易控有一个特殊的设备 – “虚拟设备”，并为之专门配备了一个“虚拟设备”通道。虚拟设备相当一个多路信号发生器，可以产生多个按照不同规律变化的信号，这在工程开发期间需要一些动态设备数据来模拟最终效果时极为方便。在实际工程中也可以使用虚拟设备，利用其按规律变化的寄存器数值实现一些特殊的动画等效果。
虚拟设备包含以下几类的寄存器，每一个类型的寄存器即设备变量的数值自动变化，寄存器的类型名称直观表明了这种变化规律。
寄存器名称
寄存器含义
Increase（递增）
该寄存器的数值从虚拟设备的寄存器下量程（最小值）开始逐渐递增到上量程（最大值）
Decrease（递减）
该寄存器的数值从虚拟设备的寄存器上量程（最大值）开始逐渐递增到下量程（最小值）
Random（随机变化）
该类型的寄存器变量的数值是随机变化的
Sine（正弦变化）
该类型的寄存器变量的数值是按照正弦规律变化的
SquareWave（方波）
该类型的寄存器变量的数值是按照方波规律变化的
Static(静态)
该类型的寄存器变量的数值保持不变
Triangle（三角波）
该类型的寄存器变量的数值先递增再递减

4.4.3 通道设备关系
易控通过“通道”和“设备”进行通信，“通道”是易控设备通信的唯一出口，易控不能和设备直接发生关系。设备必须挂接到通道上。一个通道上可以挂接多个设备。没有设备的通道没有实际意义。

图4.4 一个工程可有多个通道，一个通道下可有多个设备

图4.5 一个通道下连接多个设备
4.4.4 通信程序
“通信程序”是“设备通信程序”的简称，是针对不同类型、厂家和型号的设备，按照设备的特定通信协议编写的、实现易控和设备之间的数据通信能力的软件模块，又称“通信驱动程序”、“通信驱动”等。
有些设备具有多种硬件通信接口和软件通信协议，则易控可以使用不同通信驱动和该设备进行通信。
设备通信驱动程序是设备通信的重要组成部分，易控工程中配置设备通信的主要工作就是配置不同设备的设备通信驱动程序。通信驱动在设备通信中的作用如下图所示。

图4.4 设备通信驱动程序在易控设备通信中的位置

易控通信驱动的命名一般是按照对应的设备的名称和通信方式进行命名，并按照对应设备的类型、生产厂家、设备型号进行组织管理。按照对应设备和易控的通道连接方式进行了过滤，即显示的通信驱动列表只列出选择的通道类型所支持的设备。
通信驱动的分类
驱动程序的分类同设备的分类，如下所示：
通信驱动分类
说明
PLC
各种PLC的通信驱动程序
智能模块
各种智能模块的通信驱动程序
智能仪表
各种智能仪表的通信驱动程序
称重仪表
各种称重仪表的通信驱动程序
板卡
各种数据采集板卡的通信驱动程序
变频器
各种变频器的通信驱动程序
DCS
各种DCS的通信驱动程序
UPS
各种UPS的通信驱动程序
LED屏
各种情报板的通信驱动程序
打印机
一些专用打印机的通信驱动程序
条码扫描器
各种条码扫描器的通信驱动程序
电力规约
易控和各种支持电力通信规约的设备进行通信的通信驱动程序
其它
其它类型设备的驱动程序

例如，如果需要易控和三菱FX型PLC通过编程口通信，需要首先选择“串口”通道，在“PLC”设备分类中选择“三菱”节点下的“FX编程口”。如下列图4.6所示。

易控软件光盘默认提供了常见的设备通信驱动程序，如果在这个列表中不能找到您所需要的通信驱动，请和九思易公司的销售或技术支持工程师联系，他们会向您提供不在这个列表中的通信驱动和安装工具，对还不支持的硬件设备，九思易公司能够在最短的时间内为您开发对应的通信驱动。九思易也提供通信驱动的开发工具给客户自己开发自己专有设备的通信驱动。

图4.6 设备通信驱动程序的组织示例
4.4.5 设备变量
易控能读写设备里的变化信息的对象称为“设备变量”。设备变量是和设备有关的，一般是设备中的一个或多个连续的可读写地址，如PLC的一个寄存器或多个连续寄存器，智能模块或仪表中的某一个可读写地址(寄存器)。
易控支持的设备变量类型有：开关型、整形、无符号整形、实型、字符串型和结构型以及数组型等。
设备变量具有以下属性：
属性
含义
寄存器类型
如PLC设备中的寄存器类型，如三菱PLC的X、Y、M、D等
起始地址
寄存器的地址
单元长度
从起始地址开始，有多少个连续的地址构成设备变量数据，最大值为64
数据类型
设备变量的类型
数据库变量
对应该设备变量的易控数据库变量，即工程变量。注：设备变量的使用是通过使用工程变量间接进行的
当前值
该设备变量的当前数值。注：如果设备和通信电缆等是连接正常的，则通过点击工作区下方的“启动”按钮就可以在工程开发期间启动通信，设备变量的数值就会和当前值保持同步，不需要等到工程运行时，为用户带来极大的方便
读写方式
通过只读、只写和读写属性，决定是否可以改变设备变量的数据值
查询周期
查询该设备变量的周期间隔。对于比较缓慢变化的设备信号，如温度等，可以加长查询周期，以避免没必要的重复性通信工作，以避免资源浪费，提高系统的效率。
数据转换
是设备变量在设备中的数值和在易控中的数值的一种转换关系
说明
是设备变量的描述信息

4.4.