Matlab M file與PLC進(jìn)行ADS通訊接口MEX文件的編寫方法（2014.01.05）

AllRightReservedbyBeckhoffCreatedbyHarveyMatlabMfile與PLC進(jìn)行ADS通訊接口MEX文件的編寫方法（2014.01.08）Matlab中的M文件需要直接和PLC進(jìn)行ADS通訊時(shí)，需要編寫一個(gè)MEX接口文件，通過此接口文件調(diào)用Beckhoff提供的TcADSDLL.dll文件，然后才能調(diào)用Beckhoff在cADSDLL.dll文件中的功能函數(shù)，實(shí)現(xiàn)與PLC進(jìn)行ADS通訊。在Windows系統(tǒng)下，MEX文件是經(jīng)過Matlab對VS下開發(fā)的源文件（C++開發(fā)的文件后綴為cpp）編譯后，最終形成一個(gè)mexw32或mexw64文件，Mfile可以通過文件名直接調(diào)用此文件。具體實(shí)現(xiàn)方法示例如下：實(shí)現(xiàn)平臺VS2010Ultimate：C++程序開發(fā)Matlab2012b(83)64bits(win64)：M文件編寫TwinCAT3v3.1.4016.12：PLC程序編寫Windows7Ultimate64bits：64位操作系統(tǒng)MEX文件編寫打開VS2010，新建一個(gè)Project向?qū)Т翱谥?，選擇Win32Project，并給項(xiàng)目起個(gè)名字，這里Solutionname可以隨意，但項(xiàng)目的名稱Name，將成為隨后形成的cpp文件的名字，最終形成能被Mfile調(diào)用功能塊的名字，所以最好與直接功能相關(guān)，如AdsPorClose,AdsRead等。全部設(shè)置完成后，點(diǎn)擊OK。出現(xiàn)信息窗口，點(diǎn)擊NextApplicationType選擇DLL，其他保持默認(rèn)，點(diǎn)擊Finish。項(xiàng)目建立完成，在左側(cè)會出現(xiàn)VS2010為項(xiàng)目AdsPortClose建立的相關(guān)文件，其中AdsPortClose.cpp就是進(jìn)行程序編寫的文件。但是在編寫程序之前，需要對環(huán)境進(jìn)行配置。右擊Solution的名字，出現(xiàn)下拉菜單中，選擇Properties。彈出的屬性設(shè)置窗口中，選擇C/C++項(xiàng)目下的General，在右側(cè)的AdditionalIncludeDirectories中需要添加隨后編寫的C++程序中所需引用的.H文件的所在位置。單擊AdditionalIncludeDirectories右側(cè)的空白處，將出現(xiàn)下拉菜單，點(diǎn)擊其中的Edit…選型，將出現(xiàn)設(shè)置窗口。在彈出的設(shè)置窗口中，點(diǎn)擊右上角的“新建”快捷圖標(biāo)，添加下列兩個(gè)路徑Matlab安裝目錄下的路徑“extern\include”TwinCAT安裝目錄下的路徑“TwinCAT\AdsApi\TcAdsDll\Include”添加完畢后，如下圖所示。然后，點(diǎn)擊OK?；氐絊olution的屬性設(shè)置窗口中，選擇Linker項(xiàng)目下的General，在右側(cè)的AdditionalLibraryDirectories中需要添加隨后編寫的C++程序中所需的.lib文件的所在位置。單擊AdditionalLibraryDirectories右側(cè)的空白處，將出現(xiàn)下拉菜單，點(diǎn)擊其中的Edit…選型，將出現(xiàn)設(shè)置窗口。在彈出的設(shè)置窗口中，點(diǎn)擊右上角的“新建”快捷圖標(biāo)，添加下列兩個(gè)路徑Matlab安裝目錄下的路徑“extern\lib\win64\microsoft”TwinCAT安裝目錄下的路徑“\TwinCAT\AdsApi\TcAdsDll\x64\lib”添加完畢后，如下圖所示。然后，點(diǎn)擊OK?；氐絊olution的屬性設(shè)置窗口中，選擇Linker項(xiàng)目下的Input，在右側(cè)的AdditionalDependencies中需要添加下述幾個(gè)lib文件：libmx.lib、libmex.lib、libmat.lib、libeng.lib、TcAdsDll.lib添加完畢后，點(diǎn)擊OK。完成上述設(shè)置后，對于64位系統(tǒng)，還需設(shè)置編譯器，選擇VS2010工具欄中編譯器選擇位置如下圖，在下拉菜單中選擇ConfigurationManager…在彈出的設(shè)置菜單中，platform的位置，點(diǎn)擊下拉菜單，選擇New…彈出的設(shè)置菜單中，NewPlatform位置選擇x64，如下圖，然后點(diǎn)擊OK。至此，環(huán)境設(shè)置完畢。點(diǎn)擊AdsPortClose.cpp，在右側(cè)的空白位置編寫所需程序，詳見例程AdsPortOpen.sln、AdsPortClose.sln、AdsRead.sln、AdsWrite.sln及下文程序編寫注意事項(xiàng)。程序編寫完畢后，點(diǎn)擊菜單欄的RebuildSolution，對程序進(jìn)行編譯一切正常的話，將在output窗口出現(xiàn)下述信息，表示編譯通過。打開Matlab，并將當(dāng)前目錄設(shè)置為文件AdsPortClose.cpp所在目錄，如下圖命令行輸入mex–setup提示信息后，輸入y選擇，MicrosoftVisualC++2010的選項(xiàng)，本例子中選擇，1彈出信息后，選擇y彈出下述信息和提示框，表示設(shè)置完成。將MEXrun.m文件拷貝到AdsPortClose.cpp所在的目錄，然后將其中的TargetFileName更改為目標(biāo)文件名稱，此處為AdsPortClose.cpp。運(yùn)行MEXrun.m文件，MATLAB開始對AdsPortClose.cpp進(jìn)行編譯，編譯完成后，會在相同文件夾下出現(xiàn)AdsPortClose.mexw64文件，表示編譯完成。至此，mexw64接口文件的制作完成，將AdsPortClose.mexw64拷貝到需要對其進(jìn)行調(diào)用的M文件所在的文件夾，在M文件中直接輸入文件名，即可進(jìn)行調(diào)用。在本例中，可以直接在輸入[pErr]=AdsPortClose()；將完成對ADS通訊口的關(guān)閉。如有錯(cuò)誤，返回值將寫入pErr矩陣。MEX程序編寫說明及注意事項(xiàng)：MEX是一種MATLAB調(diào)用DLL文件的接口文件，成功的MEX文件編寫，需要注意一些問題，下面以AdsRead.mexw64文件為例，說明程序各部分的注意事項(xiàng)。MATLAB在對MEX文件進(jìn)行調(diào)用時(shí)，實(shí)際上是通過其中的mexFunction函數(shù)進(jìn)行的，其4個(gè)參量的意義分別為：nlhs：輸入?yún)⒘康膫€(gè)數(shù)*plhs[]：指向輸入?yún)⒘康刂返闹羔樉仃噉rhs：輸出參量個(gè)數(shù)*prhs[]：指向輸出參量地址的指針矩陣其中，將需要輸入的矩陣或變量都依次定義為prhs[0]、prhs[1]、prhs[2]…..，將需要輸出的矩陣或變量都依次定義為plhs[0]、plhs[1]、plhs[2]…..當(dāng)Matlab進(jìn)行調(diào)用時(shí)，將按順序?qū)⑤斎刖仃囈来蝹鬏斀oprhs[0]、prhs[1]、prhs[2]…..運(yùn)算完成后，又依次將plhs[0]、plhs[1]、plhs[2]…..中的變量傳輸給Matlab。mexFunction函數(shù)內(nèi)部可以直接編寫需要的運(yùn)算程序，對于ADS功能塊的調(diào)用，可以直接寫功能塊的名稱如AdsSyncReadReq。可以調(diào)用的ADS功能塊可以參考，Beckhoff幫助文件，TwinCATADS-DLL位置查找詳細(xì)說明。由于Matlab的默認(rèn)數(shù)據(jù)類型試double型，所以Matlab與PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)，盡量以double型進(jìn)行交換，在MEX文件編寫中，涉及到接口的位置都使用double型，在PLC內(nèi)需要與Matlab進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)都定義為LREAL型。由于32位操作系統(tǒng)和64位操作系統(tǒng)中，相同數(shù)據(jù)類型長度是不同的，所以兩種系統(tǒng)上運(yùn)行的文件是不一樣的，后綴分別為mexw32和mexw64，兩者不能通用，可以在相應(yīng)系統(tǒng)上，用matlab對源文件進(jìn)行重新編譯，即可形成所需的mex文件。在M文件中進(jìn)行調(diào)用時(shí)，可以直接輸入mex文件的名稱，引用格式為[output1,output2]=AdsRead(input1,input2);其中，output1，output2根據(jù)其引用時(shí)的輸入位置，依次對應(yīng)mex文件中的plhs[0]、plhs[1]；input1,input2根據(jù)其引用時(shí)的輸入位置，依次對應(yīng)mex文件中的prhs[0]、prhs[1]；本例程以變量地址的方式，進(jìn)行ADS尋址，對于需要訪問變量的地址可以通過TwinCAT界面的Scope功能進(jìn)行查找。當(dāng)PLC程序運(yùn)行時(shí)，在下圖位置可查看相應(yīng)變量的地址和長度。AdsRead.cpp源程序//AdsRead.cpp:DefinestheexportedfunctionsfortheDLLapplication.//#include"stdafx.h"#include"TcAdsDef.h"#include"TcAdsAPI.h"#include"mex.h"http:////defineinput#defineAmsNetIDprhs[0]#definePortNumprhs[1]#defineInPut01prhs[2]#defineInPut02prhs[3]//defineoutput#defineReadStateplhs[0]#defineOutPut01plhs[1]#defineOutPut02plhs[2]voidmexFunction(intnlhs,mxArray*plhs[],//inputargumentnumbersandinputMaxtrixintnrhs,constmxArray*prhs[])//outputargumentnumbersandonputMaxtrix{ intr1,c1,r2,c2; double*pAmsNetID,*pPortNum,*pInPut01,*pInPut02; double*pReadState,*pOutPut01,*pOutPut02; AmsAddrstAddr; AmsAddr*pstAddr; //getaddressoftheinputMaxtrix pAmsNetID=mxGetPr(AmsNetID); pPortNum=mxGetPr(PortNum); pInPut01=mxGetPr(InPut01); pInPut02=mxGetPr(InPut02); //getrowandculomnnumbersoftheOutputMaxtrixdeserved r1=pInPut01[3]; c1=pInPut01[4]; r2=pInPut02[3]; c2=pInPut02[4]; //createoutputMaxtrix ReadState=mxCreateDoubleMatrix(1,2,mxREAL); OutPut01=mxCreateDoubleMatrix(r1,c1,mxREAL); OutPut02=mxCreateDoubleMatrix(r2,c2,mxREAL); //getadressoftheoutputMaxtrix pReadState=mxGetPr(ReadState); pOutPut01=mxGetPr(OutPut01); pOutPut02=mxGetPr(OutPut02); //ReadADSData stAId.b[0]=pAmsNetID[0]; stAId.b[1]=pAmsNetID[1]; stAId.b[2]=pAmsNetID[2]; stAId.b[3]=pAmsNetID[3]; stAId.b[4]=pAmsNetID[4]; stAId.b[5]=pAmsNetID[5]; stAddr.port=pPortNum[0]; pstAddr=&stAddr; unsignedlong indexGroup=pInPut01[0]; // indexgroupinADSserverinterface unsignedlong indexOffset=pInPut01[1]; //indexoffsetinADSserverinterface unsignedlong length=pInPut01[2]; //countofbytestoread pReadState[0]=AdsSyncReadReq(pstAddr, //AmsaddressofADSserver indexGroup, // indexgroupinADSserverinterface indexOffset, //indexoffsetinADSserverinterface length, //countofbytestoread pOutPut01 //pointer