VB.NET于泓格WinCon-8000的活用

一、前言： 以往VB程序给大多数程序设计师的印象，是比较适合应用于画面显示、报表打印及数据库处理等方面的程序，且具有简单易用，学习时间较短，画面变化丰富等优点，但是不适合执行速度高，通信效率要求严格的自动监控系统程序。其最主要的重点是考虑实时反应控制、通信效率、复杂的逻辑计算、各不同程序间的优先处理程序等处理，所以选用VC  语言的设计系统来得多，但是VC  对画面的处理为最差的一环，而且培养一个熟练的VC  设计师，可能需要比VB花费数倍以上的时间。 再由实际的应用面来看，一般MIS系统大都选择VB语言设计，所处理的就是财务、人事、物料、业务、生产等系统。自动监控系统纯粹为工厂生产的控制，以C语言设计为主，所要求的是制造过程的掌控、实时的反应控制、警报实时通知及处理等要项。随着时代的进步，两种系统的信息必须相互交流，但是存在各自系统的设计理念不同，开发工具差异性较大，双方的系统设计师都无法认知对方系统的特性，因此整合的困难度很高。如果要取得工厂各种仪表数值，马达激活停止，操作开关…..等电器信号，就需要DCS、PLC等各种控制器才能完成，而且此种控制程序的设计更是不一样，以前对于此数种不同系统的整合方法可谓缘木求鱼般的困难。 但是科技的进步，新的信息系统及设备陆续被开发出来，早于数年前已经有人以PC的架构为基础，研发出采用DOS操作系统的PC Based控制器，可以输出输入电器信号，以C语言为设计工具，为一般PC程序设计师也可以设计自动控制程序的开启方便之门。此类产品以泓格的I-7000、I-7188、I-8000等系列为其代表。随着PC操作系统由DOS转到Windows系统，硬件发展也日新月异，设备小型化且内存容量增加，微软于两、三年前就提出WinCE架构，以作为Embedded硬设备的核心。泓格应合此种发展趋势于去年中（2003）提出WinCon-8000控制器，笔者曾于机电整合杂志2003年12月份发表此产品的应用趋势文章。微软也针对应用软件的开发工具提出Microsoft Studio.Net的架构，希望统一应用程序的设计方式。由此观之无论硬件或软件都朝向同一整合方向，而且实际应用面上，也由单纯的工业界的自动控制，发展至商业面、生活面…等等各种层面都需要整合的地步。面对整合的复杂性，应用系统设计观念必须有不一样的思维。微软提出Studio.Net的架构就是要简化开发的困难度，WinCon-8000硬件也是容易整合的设备。所以结合VB.Net及WinCon-8000的系统，就是连只会VB 6.0的程序设计师也很快地开发出一套简易的自动控制应用系统。本文将说明此种新的设计观点，不要局限于只会VB的人，就不会设计控制信号相关应用系统的旧观念。大家要相信未来实际应用的整合复杂度将越来越高，一定要有新的信息架构才能因应，VB.Net加上WinCon-8000就是一个很好的开始。 二、VB.Net与WinCon-8000结合的特色： 我们由VB设计师的角色来看WinCon-8000控制器整合性问题。一般自动控制系统的主要功能包含电气信号的输出入、与各式控制设备的资料交换通信、实时数据显示、生产线流程图显示、历史资料趋势图、警报检查实时通知….等等。VB对画面显示、数据处理等功能尚可应付，但是对于电气信号及控制器通信几乎束手无策。 微软提出新的软件开发架构.NET Framework，企图成为未来软件的共通开发平台，使得程序设计师能够应用许多类别链接库，设计出不同硬件平台的应用程序，例如：PC、PDA、手机、WinCE Embedded设备….等等。而且不论程序语言的不同，都是在同一个开发平台上可以直接相互使用，因此各别程序设计师可以使用自己擅长的程序语言，与小组人员共同开发系统。 目前VB是被使用最多的一种程序语言，VB.Net除了保有VB的基本语法外，也增加许多新的功能，例如：多线程(Multi-Thread)、Internet Web、资料流标准化…等等，而且让许多硬件设备商很容易加上其功能。WinCon-8000是自动控制的专属设备，也是一种WinCE Embedded设备，所以由程序设计的角度来看，也是资料输出入的一种设备，只要使用厂商提供的开发Toolkit，就很简单的控制信号输出入。VB.Net有两点功能对设计自动控制系统更为有利。 * 多线程(Multi-Thread)：实时控制程序必须有多个线程（Multi-Thread）才能同时并行多种功能的执行，例如：输出入电气信号、控制设备间通信、控制逻辑计算、画面显示….等等都需要独立的线程处理，才不会相互影响执行效率。以往就是因为VB只有单一线程（Thread）的缺点，所以许多自控系统都不会考虑此开发工具。 * Web整合化：目前所有系统都朝向资料Web化趋势发展，自控信号资料也不会例外。但是现有的PLC、DCS等系统的原有架构问题，Web化技术上待克服的问题很多，但是使用VB.Net就是标准功能。未来透过Internet遥控系统将会非常普遍。例如：你可以设计一个网络远程遥控系统，从办公室经由网际网络，激活家中空调系统或电饭锅煮饭等都是非常容易的一件事。 由以上说明我们知道微软已经将信息平台建构成型，再来就是各式硬件供货商及各类应用系统设计师所要发挥的地方。泓格的WinCon-8000控制器就是适应此种趋势的代表作，依笔者观察世界上好象尚未有此类产品的出现。我们来看看WinCon-8000如何提供程序设计师一个很容易的开发环境。前面已经提过VB.Net有画面显示、Web网络、SQL数据库等强大功能。WinCon-8000突破下列两点就达成完美的整合架构。 * 电气信号的控制：WinCon-8000具有信号模块插槽，与PLC等控制器相同的架构，主机为PC硬件及WinCE操作系统，如此巧妙地变成使用PC的环境，但是具有PLC控制信号的功能，此为一机两面的「PC＋PLC」组合体。信号模块包含模拟量信号（Analog）、开关量信号（Digital）等多种规格的产品，也就是一般控制用电气信号都有。泓格对于这些信号模块提供SDK的链接库，信号控制的设计就是读取及写入等两种指令，如同有关档案数据处理也是Read、Write等指令一样的简单易用。原本控制信号是要透过PLC来控制，如今WinCON-8000为PC的架构，设计方式当然就是使用PC的程序语言。所以对VB程序设计者来说，控制信号也是资料的一种，系统的整合就是如此容易的完成。

* iPush网络架构：此为泓格考虑到提供更方便的数据传输方式，于WinCE系统现有的Ethernet网络架构，再加上一层中介软件(Middleware)。iPush有一个核心程序介于信号模块及应用程序之间，信号处理有被动及主动两种方式，透过网络传送到各种终端设备。例如：设定某一点信号ON时iPush主动传送给所设定的接收者。某一个Client应用程序主动要求（iPush为被动端）提供信号值。所有网络传输的复杂设计及面对五花八门的终端设备，都由iPush帮你处理掉。于Client应用程序端，提供DLL、ActiveX、Java Class、Linux C Library等各种组件。也就是于远程的设备很容易与WinCon-8000联机控制信号。

三、自动控制系统设计的模式： 有许多应用系统只是需要实时信号值及发生异常状况的通知，但是以前因为信号值取得方式、实时通知处理等技术性问题，且设备成本都比较高，网际网络尚未建立通信成本也偏高等种种因素而无法设计。以目前的信息环境来看，以上不利因素已经不存在，剩下的就是应用程序的设计。掌握以下要点就能够设计一个自动控制系统。 1 信号值输入输出：建立一个线程，定时取入信号值存入程序内部变量，以供其它子程序使用。输出信号值时，当程序执行到要输出的步骤随时都可以输出。 1.1 使用WinCON-8000 SDK直接控制，此为最快的方式，应用程序必须于同一台WinCON-8000内。 1.2 使用iPush中介软件，程序除了于同一台WinCon-8000内外，此方式也可以使用iPush Client组件，由远程系统透过网络控制信号。 1.3 WinCON-8000还提供标准Modbus TCP通信接口，以适应工业界大多数设备使用此种通信规约。 2 逻辑控制：当信号已经读入，就依照VB程序语言设计所要的控制逻辑，当要输出信号就依照第1点方式处理。程序内检查特殊事件或警报超限，当发生异常现象就利用iPush功能将讯息传送出去，至于网络传送细节交由iPush处理即可。 3 通信处理： 3.1 善用iPush的通信功能，就可以做到iPush Client与WinCON-8000的联机。 3.2 使用VB.Net的ASP设计，就可以做到网际网络的信号处理功能 3.3 使用系统内标准的TCP/IP功能。 4 资料储存：利用WinCE内标准的SQL Server数据库，或者一般档案的处理方式。这些都是VB.Net标准功能。 5 画面显示：使用VB.Net的画面标准功能，设计各种操作画面。信号数据显示由第1点的执行绪已经取入放入内部变量内。 由以上要点来看，只要了解信号值的处理方式就可以设计控制程序，要如何达到控制所要的效果，当然要了解控制对象的流程逻辑等事项，好象MIS系统也要先做系统分析才能作程序设计一样道理。在此强调此类信息平台已经完备，再来就是应用程序如何发挥的问题。 四、 后语： 以上提到的信息系统整合新方式，虽然以目前的设备及WinCE系统尚不足以取代目前的PLC、DCS等主流控制设备。但是已经将两种不同领域的系统整合性变成可能，而且所使用的都是主流信息技术，只要将目前VB设计技术再做一点点延伸就可以达到目的。各位读者的想法不要只想到取代PLC、DCS等方面的应用领域，而是要想到我们以上论述所提到的整合架构，就可以很简单取得许多实际的信号值，例如：温度、流量、压力、浓度、重量、开关控制…..等等。信号值是如此容易的整合设计，应用层面上一定不会只限于工业界而已，由各种不同类型设计师的接触，将产生许多创意的应用方式。 以往所面临的整合问题，其实都是信息系统间的相互配合，而且各自定义标准接口。但是依目前信息技术的飞快进