ADS通讯－高级语言 The Windows Control and Automation Technology 1 尚德明.

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1 ADS通讯－高级语言 The Windows Control and Automation Technology 1 尚德明

2 ADS简介 在Beckhoff TwinCAT 系统中，各个软件模块（如TwinCAT PLC、TwinCAT NC、Windows 应用程序等）的工作模式类似于硬件设备，它们能够独立工作。各个软件模块之间的信息交换通过TwinCAT ADS 而完成。ADS（Automation Device Specification）即自动化设备规范，它为设备之间的通讯提供路由。 在TwinCAT PC 和Beckhoff 的CX、BX、BC 系列控制器中都包含TwinCAT 信息路由器。因此各个ADS 设备之间都能够交换数据和信息。 基于ADS 的TwinCAT 系统构架如下图所示： 2

3 自定义任务（ Additional Task ）
TwinCAT ADS 设备标识 每台TwinCAT ADS 设备都有各自不同的AdsAmsNetId 和AdsPort（端口号），以相互区别。 AdsAmsNetId 是TCP/IP 地址的扩展，是TwinCAT Message Router，存在于每台TwinCAT PC 或Beckhoff CX、BX、BC 系列控制器中。例如：如果一台PC 的IP 地址是“ ”，那么它的AdsAmsNetId 就是“ ”。当然，也可以对AdsAmsNetId 进行修改。 每台ADS 设备（ADS Server）的AdsPort 都各不相同，且固定不变。而ADS 客户端（ADS Client）应用程序的AdsPort 则是可变的。不同ADS 设备的AdsPort 如下图所示： ADS 设备 AdsPort PC 控制器中的PLC Run-time system 1 801 Run-time system 2 811 Run-time system 3 821 Run-time system 4 831 自定义任务（ Additional Task ） Additional Task 1 301 Additional Task 2 302 BCxxxx 控制器中的PLC 800 NC 500 3

4 ADS 通讯方式 ADS 设备之间的通讯有多种方式，不同方式有不同的特点。 一般的ADS 通讯（General ADS Services）
- 异步方式（Asynchronous） ADS 客户端向ADS 服务器发送ADS 请求，同时客户端继续自己的工作。ADS 服务器处理请求后，把响应以Call-back 函数方式发给客户端。 - 通知方式（Notification） ADS 客户端向ADS 服务器发送ADS 请求，ADS 服务器以Call-back 函数的方式不断向客户端发送响应，直到客户端取消该请求。 这两种通讯方式的效率高，但需求复杂的客户端程序。 优点：不会造成系统堵塞 缺点：不能确保每次请求都有返回 4

5 ADS 通讯方式 特殊的ADS 通讯（Specific ADS Services）
TwinCAT ADS 设备和Windows 应用程序（例如VB、VC 应用程序等）之间的通讯除了可以采用一般的ADS 通讯方式外，还可以采用特殊的通讯方式，即同步通讯方式。 - 同步方式（Synchronous） ADS 客户端向ADS 服务器发送ADS 请求，在通讯过程中客户端程序停止执行，直到获得ADS 服务器返回的响应。 这种通讯方式不需求复杂的客户端程序，但其轮循的通讯方式给系统带来比较大的负载，因此通讯效率较低。 优点：能即时返回结果 缺点：如果通讯故障会造成系统堵塞 5

6 ADS API 为方便各种计算机高级语言及其环境使用ADS通讯，Beckhoff TwinCAT提供相如下组件：
•ADS .NET Component 适用.NET平台，VB.NET,C#等 • ADS-OCX (ActiveX COM控件) 适用于Visual Basic, Visual C++, Delphi等. • ADS-DLL 适用于Visual C++等. • ADS-Script-DLL 适用于 VBScript, Jscript等脚本，创建B/S架构的应用. •JAVA DLL 适用于JAVA语言。 • “PlcSystem.lib” PLC 库 ADS设备可以通过据此和其他ADS设备以及Windows进行通讯。 6

7 ADS 通讯协议概述 ADS协议处于网络通讯协议的应用层。 TCP/IP模型 OSI模型 应用层 传输层 Internet层 网络接口层 7

8 ADS 访问变量方式 TwinCAT ADS访问变量有两种方式： 1.地址方式
一个PLC变量的地址由两部分组成：GroupIndex和OffsetIndex： GroupIndex一般用于区别寄存器类型，在TwinCAT ADS设备中为常量，具体内容可以参考Information System（后附常用的GroupIndex值）。 OffsetIndex为变量的偏移地址，在PLC中为该变量的地址。 2.变量名方式 在TwinCAT ADS设备中每个变量都有一个句柄（Handle）。 适用变量名访问变量首先需要得到该变量的句柄。（不同的高级语言方式略有不同） 8

9 ADS组件库文件组成简介 ADS组件库集成在TwinCAT软件中，安装任何版本的TwinCAT软件都包含ADS通讯组件，如果用户希望在没有安装TwinCAT软件的计算机适用ADS通讯组件可以安装Supplement中的TwinCAT_ADS_Communication_Library此为免费产品。 除需要复制到Windows/System32目录外绝大部分相关文件可以在TwinCAT安装目录找到。假设TwinCAT安装路径为C:\TwinCAT 文件 描述 C:\TwinCAT\ADS Api\TcAdsDll\ ADS DLL C:\TwinCAT\ADS Api\.NET .NET组件（支持三个版本的Framework） C:\TwinCAT\ADS Api\AdsToJava ADS JAVA DLL C:\TwinCAT\ADS Api\CompactFramework .NET Compact Framework组件 C:\TwinCAT\ADS Api\Lib VS 97 Lib C:\TwinCAT\ADS Api\TcAdsWebService WebService组件 C:\WINDOWS\system32\AdsOcx.ocx ADS OCX C:\TwinCAT\TcScript.dll ADS-Script-DLL 9

10 Ads 组件调用过程简介 新建工程 .NET调用流程 添加引用TwinCAT.Ads.dll 用于读写变量 定义TcAdsClient对象
private TcAdsClient adsClient; 添加引用TwinCAT.Ads.dll 用于读写变量 定义TcAdsClient对象 adsClient = new TcAdsClient(); adsClient.Connect(801); 初始化TcAdsClient对象 AddDeviceNotification 通过变量名取得变量的句柄 注册DeviceNotification事件 读写变量 接受处理返回结果 释放资源 10

11 Ads 组件调用过程简介 C++ 在 Visual C++ 中进行链接和程序开发时所需要的文件：
􀁺 TcAdsDll.dll – 动态链接库 􀁺 TcAdsDll.lib – 使用 TcAdsDll.dll 的函数库 􀁺 TcAdsApi.h – 声明 ADS 功能的头文件 􀁺 TcAdsDef.h – 声明结构和常数的头文件 主要接口： AdsPortOpen：建立 TwinCAT 信息路由器连接 (通讯口)。 AdsPortClose：关闭 TwinCAT 信息路由器的连接(通讯口)。 AdsGetLocalAddress：返回本地 NetId 和端口号 AdsSyncWriteReq：同步写数据到一个 ADS 设备 AdsSyncReadReq：从 ADS 服务器中同步读数据。 AdsSyncReadWriteReq：同步写入数据到 ADS 服务器中并从 ADS 设备接收返回的数据。 AdsSyncReadStateReq：从 ADS 服务器中读 ADS 状态和设备状态。 AdsSyncAddDeviceNotificationReq：通知在 ADS 服务器中进行定义 (如 PLC)。当某个事件发生时，该功能 (回调功能) 在ADS 客户端进行调用 (C 程序)。 AdsSyncDelDeviceNotificationReq:从 ADS 服务器中删除以前定义的通知。 11

12 辅助工具－TwinCAT ADS Monitor
TwinCAT ADS Monitor可以抓取ADS通讯数据包 通讯数据帧记录 ADS数据结构 帧数据 12

13 辅助工具－仿真器 1.下载文件： 以下路径为FTp路径（ftp://ftp.beckhoff.com）
/Software/embPC-Control/CE/Solutions/CX_Emulator/ emulator.zip (CE仿真器英文) /Software/embPC-Control/CE/Solutions/SDK/Beckhoff HMI 500 V1.3 SDK.msi /Software/embPC-Control/CE/Solutions/VS_NET2005/CE5_DbgHlp.zip 2.仿真器安装： a.安装Microsoft Windows CE 5.0 Emulator.msi需要连接互联网 b.安装完仿真器，再安装虚拟网卡驱动netsvwrap.msi 3.配置： a.安装后修改StartEmulator_DE.bat 文件，将参数中的/Ethernet 的MAC改为本地网卡的实际MAC地址 b.参数vmid 后的GUID值做为保存映像是的文件夹名称。 4.设置仿真器和VS.net集成环境： Windows CE 5 的模拟器是基于x86的,VS 2005 的 Device Emulator 是基于ARM的，VS2005开发环境无法和Win CE模拟器进行集成进行远程调试。 但是可以通过下面的方式实现集成： 1).将CE5_DbgHlp.zip压缩包文件解压复制仿真器的 \hard disk\system 路径下（实际的控制器新版本系统中这些文件已经存在） 2).运行Conmanclient2.exe 13

14 辅助工具－仿真器(续) 3).配置VS2005开发环境： a.转到“Tools-->options-->device tools-->devices” b.选择Windows CE 5.0设备，点击“属性（properties）”按钮 c.在Windows CE 5.0设备属性对话框点击“配置（configure）”按钮 d.在TCP/IP配置对话框选定“使用特定的IP(use specific IP address)”,输入仿真器的IP地址。 下面就可以Debug CE应用程序，选择部署到Windows CE5.0。如果部署仍然失败，运行仿真器\hard disk\system 路径下的cMaccept.exe文件。 测试正常后保存仿真器的设置，载关闭时选择Save Sate而不是True Off,这样下次启动仿真器就不需要重新设置仿真器。 如果想删除保存的文件，转到“我的文档\My Virtual Machines下，将上文提到的在 StartEmulator_DE.bat 设置的vmid 值为名称的文件夹删除即可。 如果在具体操作用什么问题，您可以随时和我们联系。 vs2008注意事项：用如下文件代替CE5_DbgHlp.zip 内的文件 C:\Program Files\Common Files\Microsoft Shared\CoreCon\1.0\Target\wce400\x86 14

15 常用的GroupIndex GroupIndex值 描述 0x00004020 M寄存器（用％M声明） 0x00004021
MX寄存器（用MX声明） 0x0000F020 I寄存器（用％I声明） 0x0000F021 IX寄存器（用IX声明） 0x0000F030 Q寄存器（用％Q声明） 0x0000F031 QX寄存器（用QX声明） 0x0000F003 取变量的句柄 0x0000F005 通过变量句柄访问变量值 0x0000F006 释放句柄 1.对于MX，IX，QX寄存器的偏移地址的单位是“位”，而不是字节，计算地址需要注意 2.M寄存器偏移地址最大值为0x0000FFFF，而MX，I，IX，Q，QX偏移地址最大值为0xFFFFFFFF。 3.上表后三个主要用于C＋＋语言，其他高级语言已经封装成专有方法，不需直接调用。 15