CN105425664A - 一种数字量i/o控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数字量I/O控制系统和方法，该系统包括：调用模块，用于通过应用程序获取I/O通道对象，以实现对数字量I/O信号的控制；I/O控制模块,用于管理、创建和访问I/O通道对象，调用I/O设备驱动模块提供的驱动函数；I/O设备驱动模块，提供驱动函数，以实现对数字量I/O设备的具体控制。本发明同时公开了一种数字量I/O控制方法。

Description

一种数字量I/O控制系统和方法
技术领域
本发明属于自动控制和电子技术领域，具体是指一种数字量I/O控制系统和方法。
背景技术
在工业控制中，对控制对象进行数字量I/O控制，可采用工控机结合数字量I/O设备(以下简称I/O设备)实现。I/O设备厂商提供驱动程序模块，一般情况下应用程序可以直接调用驱动程序模块的函数进行数字量I/O的控制。
但这样做会有以下不足：即上层应用程序与底层驱动形成强耦合关系，因此上层应用程序直接对应I/O设备以及电气意义上的输入/输出逻辑关系。如果更换I/O控制设备的品牌或型号，上层应用程序代码必须进行相应修改。另外，当需要修改和扩展I/O通道或者出现I/O通道损坏，需要改变原有输入/输出逻辑对应关系时，也需要对上层应用程序进行修改。总而言之，此情况不利于程序的通用性和可维护性。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种数字量I/O控制系统，该控制系统的调用模块与数字量功能相关，与I/O设备驱动模块无关，与数字量I/O设备的具体电气对应点位无关。
一种数字量I/O控制系统，所述系统包括：调用模块，用于通过应用程序获取I/O通道对象，以实现对数字量I/O信号的控制；I/O控制模块,用于管理、创建和访问I/O通道对象，调用I/O设备驱动模块提供的驱动函数；I/O设备驱动模块，提供驱动函数，以实现对数字量I/O设备的具体控制。
所述的I/O控制模块包括数据库访问对象、嵌入式数据库、I/O通道管理对象、I/O通道对象、以及驱动接口对象。
其中，嵌入式数据库，是关系数据库，以存放I/O通道配置信息，包括I/O通道功能定义、I/O设备定义、I/O端口引脚定义。
数据库访问对象，以把嵌入式数据库中的数据库I/O配置信息导入到I/O通道管理对象。
I/O通道管理对象，以管理I/O通道对象信息和创建I/O通道对象。在创建I/O通道对象时，调用模块把I/O通道功能定义作为参数传到I/O通道管理对象，根据从嵌入式数据库中得到的I/O通道的功能定义与I/O设备定义以及I/O端口引脚定义的三者对应关系，I/O通道管理对象找到对应的I/O设备以及其具体电气输入/输出逻辑地址对应，进而返回相应设备的I/O通道对象。
I/O通道对象，调用模块通过使用I/O通道对象，控制相对应的数字量I/O控制设备I/O点。
驱动接口对象，以封装I/O设备驱动模块的驱动函数，提供对各类I/O设备的数字量读写统一访问格式。I/O设备驱动模块由设备厂商所提供，不同厂家通常I/O设备驱动模块不同。
与现有技术相比，该系统具有如下优点：
调用模块通过I/O控制模块间接访问I/O设备驱动模块，调用模块与数字量的功能定义相关，与I/O设备驱动模块无关，与数字量I/O设备的具体电气对应点位无关，达到了通用性和可维护性。
I/O控制模块采用嵌入式数据库保存I/O通道配置信息。相较于采用文本方式保存方式相比，易于维护和访问。
本发明的目的之二是提供一种数字量I/O控制方法，该控制方法易于操作。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种数字量I/O控制方法，包括如下步骤：
步骤1，先建立嵌入式数据库里的I/O配置信息表，把系统的I/O通道功能定义、I/O设备定义、I/O端口引脚定义等参数设置完整；
步骤2，初始化I/O控制模块，数据库I/O配置信息通过数据库访问单元被导入I/O通道管理对象，为下一步I/O通道对象的创建做准备；
步骤3，调用模块根据应用需求，以I/O通道功能定义作为输入条件，调用I/O通道管理对象的CreateDOChannel()方法和CreateDIChannel()方法，得到相应的I/O通道对象DOChannel和DIChannel；输入对象DIChannel具有读I/O功能；输出对象DOChannel具有写功能；
步骤4，应用程序通过DIChannel的Read()方法和DOChannel的Write()方法，对I/O实施读写操作。
附图说明
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
图1为本发明系统的较佳实施例的硬件架构图；
图2为本发明系统的软件结构图；
图3为本发明系统的软件UML图
图4为本发明方法的流程图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明的系统本发明系统的较佳实施例的硬件架构图。该系统运行于工控机1中。工控机1由显示器、主机、鼠标以及键盘组成。工控机采用微软公司的视窗操作系统或Unit操作系统。数字量I/O控制设备2是用于实现数字量输入输出控制功能的设备，包括各种数字量I/O采集板卡、分布式I/O模块等。数字量I/O元器件3是数字量I/O控制设备的作用对象。
所述系统包括：调用模块，用于通过应用程序获取I/O通道对象，以实现对数字量I/O信号的控制；I/O控制模块，用于管理、创建和访问I/O通道对象，调用I/O设备驱动模块提供的驱动函数；I/O设备驱动模块，提供驱动函数，以实现对数字量I/O设备的具体控制。
I/O控制模块，包括数据库访问对象、嵌入式数据库、I/O通道管理对象、I/O通道对象、以及驱动接口对象。
1)嵌入式数据库，是关系数据库，以存放I/O通道配置信息，包括I/O通道功能定义、I/O设备定义、I/O端口引脚定义。
2)数据库访问对象，以把嵌入式数据库中的数据库I/O配置信息导入到I/O通道管理对象。
3)I/O通道管理对象，以管理I/O通道对象信息和创建I/O通道对象。在创建I/O通道对象时，调用模块把I/O通道功能定义作为参数传到I/O通道管理对象，根据从嵌入式数据库中得到的I/O通道的功能定义与I/O设备定义以及I/O端口引脚定义的三者对应关系，I/O通道管理对象找到对应的I/O设备以及其具体电气输入/输出逻辑地址对应，进而返回相应设备的I/O通道对象。
4)I/O通道对象，调用模块通过使用I/O通道对象，控制相对应的数字量I/O控制设备I/O点。
5)驱动接口对象，以封装I/O设备驱动模块的驱动函数，提供对各类I/O设备的数字量读写统一访问格式。I/O设备驱动模块由设备厂商所提供，不同厂家通常I/O设备驱动模块不同。
如图3所示，本发明的数字量I/O控制方法，包括如下步骤：
步骤1，先建立嵌入式数据库里的I/O配置信息表，把系统的I/O通道功能定义、I/O设备定义、I/O端口引脚定义等参数设置完整；
步骤2，初始化I/O控制模块，数据库I/O配置信息通过数据库访问单元被导入I/O通道管理对象，为下一步I/O通道对象的创建做准备；
步骤3，调用模块根据应用需求，以I/O通道功能定义作为输入条件，调用I/O通道管理对象的CreateDOChannel()方法和CreateDIChannel()方法，得到相应的I/O通道对象DOChannel和DIChannel；输入对象DIChannel具有读I/O功能；输出对象DOChannel具有写功能；
步骤4，应用程序通过DIChannel的Read()方法和DOChannel的Write()方法，对I/O实施读写操作。
本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种数字量I/O控制系统，所述系统包括：调用模块，用于通过应用程序获取I/O通道对象，以实现对数字量I/O信号的控制；I/O控制模块，用于管理、创建和访问I/O通道对象，调用I/O设备驱动模块提供的驱动函数；I/O设备驱动模块，提供驱动函数，以实现对数字量I/O设备的具体控制。
2.根据权利要求1所述的数字量I/O控制系统，其特征在于：
所述的I/O控制模块包括数据库访问对象、嵌入式数据库、I/O通道管理对象、I/O通道对象、以及驱动接口对象；
其中，嵌入式数据库，是关系数据库，以存放I/O通道配置信息，包括I/O通道功能定义、I/O设备定义、I/O端口引脚定义；
数据库访问对象，以把嵌入式数据库中的数据库I/O配置信息导入到I/O通道管理对象；
I/O通道管理对象，以管理I/O通道对象信息和创建I/O通道对象；在创建I/O通道对象时，调用模块把I/O通道功能定义作为参数传到I/O通道管理对象，根据从嵌入式数据库中得到的I/O通道的功能定义与I/O设备定义以及I/O端口引脚定义的三者对应关系，I/O通道管理对象找到对应的I/O设备以及其具体电气输入/输出逻辑地址对应，进而返回相应设备的I/O通道对象；
I/O通道对象，调用模块通过使用I/O通道对象，控制相对应的数字量I/O控制设备I/O点；
驱动接口对象，以封装I/O设备驱动模块的驱动函数，提供对各类I/O设备的数字量读写统一访问格式；I/O设备驱动模块由设备厂商所提供，不同厂家通常I/O设备驱动模块不同。
3.一种数字量I/O控制方法，包括如下步骤：
步骤1，先建立嵌入式数据库里的I/O配置信息表，把系统的I/O通道功能定义、I/O设备定义、I/O端口引脚定义等参数设置完整；
步骤2，初始化I/O控制模块，数据库I/O配置信息通过数据库访问单元被导入I/O通道管理对象，为下一步I/O通道对象的创建做准备；
步骤3，调用模块根据应用需求，以I/O通道功能定义作为输入条件，调用I/O通道管理对象的CreateDOChannel()方法和CreateDIChannel()方法，得到相应的I/O通道对象DOChannel和DIChannel；输入对象DIChannel具有读I/O功能；输出对象DOChannel具有写功能；
步骤4，应用程序通过DIChannel的Read()方法和DOChannel的Write()方法，对I/O实施读写操作。
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