孔令刚，范多旺，夏荣斌，2（.兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心，甘肃兰州730070；2.常州大成绿色镀膜科技有限公司，江苏常州23000）



LabWindows/CVI调用动态链接库与PLC实现以太网通信

孔令刚1，范多旺1，夏荣斌1，2
（1.兰州交通大学国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心，甘肃兰州730070；2.常州大成绿色镀膜科技有限公司，江苏常州213000）

摘要：以LabWindows/CVI跨平台调用动态链接库存在的问题为切入点，以调用基于Visual Basic开发的第3方动态链接库为例详细阐述了LabWindows/CVI内嵌的ActiveX控制器向导实现动态链接库的调用过程，以此为基础，在LabWindows/CVI环境下调用omron_plc_ethernet.dll，实现与欧姆龙PLC的工业以太网通信。为LabWindows/CVI应用工业以太网通信提供了一种解决方法，该通信已成功应用于大型连续真空镀膜生产线测控系统，长期运行结果表明稳定可靠。

关键词：虚拟仪器软件；动态链接库；可编程逻辑控制器；以太网通信

LabWindows/CVI是美国NI（national instruments）公司开发的面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台，为C语言程序员提供集成开发环境（IDE），在此开发环境中可以创建数据采集、分析和显示以及仪器控制的应用程序；开发IVI仪器驱动程序和创建ActiveX服务器；为其它程序开发C目标模块、动态连接库（DLL）、C语言库等［1-3］。动态链接库技术（DLL）是Windows的一种极其重要的代码共享技术，可为其他可执行文件提供共享函数［4-5］。DLL独立于编程语言，通过导出函数将特定的变量和函数交给应用程序使用。

在LabWindows/CVI环境中，上位机在以太网上采用TCP/IP协议与PLC通信，利用Socket编程，通过IP地址、端口号向PLC发送数据并接收应答数据，通过头文件TCP.H中的TCP/IP函数，向PLC发送命令。需要注意的是，向PLC发送的数据必须进一步按照FINS协议进行封装，接收时需要解开封装，这需要对充分理解FIN协议［6］。为简化应用，OMRON公司或第3方提供通信协议驱动程序FINSGETWAY、动态链接OMRON_ PLC_FINS等提供的接口函数，可以更方便、更可靠地实现上位机与PLC之间的Ethernet通信。

本文主要阐述LabWindows/CVI环境下通过跨平台调用ActiveX DLL实现与欧姆龙PLC进行Ethernet通信的方法。

1　LabWindows/CVI跨平台调用DLL存在的问题

1.1DLL调用的一般方法

DLL调用即将DLL文件映射到用户进程地址空间，然后进行函数调用，调用方法与进程内部一般函数的调用方法相同，Windowins提供隐式调用与显式调用两种方式将DLL映射到进程空间。

隐式调用需要在客户端引入头文件，并在链接时指明dll对应的lib文件位置和名称。此文件包含DLL允许应用程序调用的所有函数列表。LINKER检测应用程序调用了LIB文件中的某个函数时，就会在应用程序EXE文件中加入相关信息。该应用程序运行时，系统会查看这个文件的DLL信息，后将DLL文件映射到地址空间。LabWindows/CVI使用一个外部的DLL时，典型的应用如在调用第3方提供的仪器驱动时，仪器生产厂商会提供一个DLL。但通常不会为CVI这样的编译器提供导入library，但会带有一个C的头文件（.h），包含有DLL中函数的原型。使用对应的头文件在CVI开发环境可以为DLL创建导入library。在CVI中打开头文件，从头文件源代码窗口的菜单栏中选择“Options”，再选择“Generate DLL Import Library”，通过浏览文件的方式选择DLL，生成导入library。

在只提供DLL文件而没有其相关的LIB文件和头文件的情况下，可通过Windows API函数如LoadLibrary（），GetProcAddress（），FreeLibrary（）进行显示调用。显示调用能够更加有效地使用内存，编写大型程序时往往使用显示调用。该方法使用LoadLibrary或AfxLoadLibrary函数对DLL进行动态加载；使用GetProcessAdress获得所调用函数的指针，再通过函数指针来调用DLL的导出函数；使用完毕后以Free Library或者Afx-FreeLibrary将DLL从地址空间中卸载。

1.2LabWindows/CVI跨平台调用DLL存在的问题

显式调用DLL时的方法，当生成DLL文件的导出函数列表时，编译器可能改变导出函数的名称，若采用C编译环境，可以在前面加上一个extern“C”来让避免编译器将导出函数改名，也可以给DLL工程中加入一个.def文件，在.def文件中的EXPORTS下面写上你的导出函数的名称例如：EXPORTS void MyFunction（）；这样在其他应用程序中调用这个导出函数的时候，就不会出现找不到这个函数的问题了（一般情况下，如果找不到函数GetProcAddress（）函数的返回值为空），而且如果调用DLL中导出函数的应用程序是其他开发语言编写的程序，用.def这种方法同样适用，而第1种方法就不适用了。但VB-COM组建类DLL不提供LIB文件和头文件，LabWindows/CVI既不能直接采用隐式调用的方法，也不能直接采用显式调用的方法。

2　LabWindows/CVI调用基于VB的DLL

2.1LabWindows/CVI ActiveX控制器向导简介

LabWindows/CVI ActiveX控制器向导为调用ActiveX servers进行C语言的转换。完整的转换步骤如下所示：1）选择Tools»Create ActiveX Controller打开ActiveX控制器向导；2）选择LabWindows/CVIActiveX控制器向导中列出的已在计算机中登记的ActiveX servers或控件；3）控制器向导将按照输入的目标文件名和后缀进行转换，生成LabWindows/CVI仪器面板形式的C代码。如：MyClient.fp，LabWindows/CVI自动生成4个文件，如MyClient.fp，MyClient.sub，MyClient.c，and MyClient.h。

2.2控制器向导转换规则

本文以AServer.Dll命名的ActiveX Server为例来介绍LabWindows/CVI内嵌的ActiveX控制器向导工具进行C语言包装转换的规则和过程，生成的Aobject对象包括2个导出接口，其中接口AInterface1包含AMethod1（）方法和AProperty1“整数”属性，接口AInterface2包含AMethod2（）方法和AProperty2“整数”属性。Object对象的结构如图1所示。

图1　Object对象的结构示意图Fig.1 Structural diagram of object

2.2.1包装命名约定

ActiveX控制器向导为在ActiveX server中生效的每个接口生成一个函数面板类，每一个函数面板类中向导将生成New，Active和Open函数，函数的命名规则如下：

_New

_Active

_Open

如果同一个的接口被另一个对象应用，函数的命名规则如下：

_New

_Active

_Open

应用上述命名规则，得到下面的函数名：

AServer_NewExampleObject1AInterface1

AServer_NewExampleObject2AInterface1

AServer_NewExampleObject1AInterface1和AServer_NewExampleObject2AInterface1 2个包装函数创建对象的新实例，相当于Visual Basic中的CreateObject函数，在包装函数中，ActiveX对象对应于LabWindows/CVI中的CAObjHandle类型，相当于Visual Basic中的Object类型，通过LabWindows/CVI用户接口库中的函数GetObjHandleFromActiveXCtrl可得到加载面板中该对象的句柄。

CAObjHandle obj1，obj2；

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

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

2.2.2接口中方法与属性包装命名约定

对应于ActiveX接口的函数面板类，LabWindows/CVI ActiveX控制器向导为接口中方法与属性生成包装函数，命名规则如下：

_

_Get

_Set

调用AMethod1：

CAObjHandle obj；

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

AServer_IAInterface1AMethod1（obj，0）；

调用Get，SetAProperty1：

CAObjHandle obj；

int AProp；

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

AServer_IAInterface1GetAProperty1（obj，0，&AProp）；

AServer_IAInterface1SetAProperty1（obj，0，42）；

当停止使用ActiveX对象时，需调用CA_DiscardObjHandle函数销毁对象句柄，相当于在Visual Basic中将对象设置为Nothing。

CAObjHandle obj；

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

CA_DiscardObjHandle（obj）.

3　LabWindows/CVI与欧姆龙PLC的Ethernet通信

首先在WINDOWS系统中登记注册“OMRON_PLC_FINS.dll”，并将dll文件复制到CVI工程目录中，打开CVI工程，从工具下找到“Creative ActiveX Controller Wizard”，打开ActiveX控制器向导，按照1.1中介绍的步骤进行C包装转化，生成“.fp、.sub、.c，、.h”文件。在主函数中调用的过程如下：

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通信网络方式可以构建IPC与欧姆龙全系列PLC的M：N（最大32台）控制系统架构，为设计大型生产线测控系统提供稳定可靠的技术方案。该方案已成功应用于大型连续真空镀

膜生产线测控系统，系统结构如图2所示。

图2　生产线Ethernet控制网络示意图Fig.2 Ethernet control diagram of product line

4　结论

通过第3方提供通信协议驱动程序可以方便可靠地实现IPC与欧姆龙PLC之间较为复杂的Ethernet通信，LabWindows/CVI集成的ActiveX控制器向导为跨平台调用ActiveX DLL提供了快捷有效的工具，本文介绍的调用Visual Basic语言的ActiveX servers的方法也同样适用于C++，Java，C#等语言的情况。基于LabWindows/CVI和OMRON-PLC的Ethernet通信网络架构已成功应用于大型连续真空镀膜生产线控制系统，具有很强的可扩展性，长期运行结果表明通信稳定可靠。

参考文献

［1］刘君华.虚拟仪器编程语言LabWindows/CVI教程［M］.北京：电子工业出版社，2001.

［2］王建新，隋美丽. LabWindows/CVI虚拟仪器高级应用［M］.北京：化学工业出版社，2013.

［3］雷金波，陈进，李毅，等.基于LabWindows/CVI的卷曲机实时状态监测系统［J］.计算机工程与应用，2007，43（16）：222-224.

［4］耿娟，原亮，吴彩华. DLL在LabWindows/CVI的虚拟仪器中的应用［J］.微计算机信息，2006，28（22）：115-116.

［5］姜飞，谢致龙，岳蕊霞.对话框方式下的DLL软件混合编程与工程运用［J］.电气传动，2007，37（5）：49-52.

［6］戴斌，朱建平，袁焱.基于FINS协议的OMRON PLC与上位机以太网通信的实现［J］.电子技术，2009，36（9）：13-16.

修改稿日期：2015-07-12

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

KONG Linggang1，FAN 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

作者简介：孔令刚（1978-）男，博士研究生，讲师，Email：konglg_1978@163.com

基金项目：国家科技支撑计划项目（2014BF00）

中图分类号：TP391.7

文献标识码：A