TcCOM基本概念與說(shuō)明

第1頁(yè)TTcCOM基本概念與說(shuō)明作者：余洋職務(wù)：技術(shù)支持工程師郵箱：yang.yu@日期：2023-08-04摘要：TcCOM基于COM（MicrosoftWindows世界的組件對(duì)象模型），旨在模塊化不同的組件。一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序可以由一個(gè)或者多個(gè)TcCOM模塊組成。附件：序號(hào)文件名備注歷史版本：免責(zé)聲明：我們已對(duì)本文檔描述的內(nèi)容做測(cè)試。但是差錯(cuò)在所難免，無(wú)法保證絕對(duì)正確并完全滿足您的使用需求。本文檔的內(nèi)容可能隨時(shí)更新，如有改動(dòng)，恕不事先通知，也歡迎您提出改進(jìn)建議。參考信息：目錄1. TcCom中的交互流程 31.1. 模塊ID 32. TcCom接口說(shuō)明 33. TcCom中模塊的使用壽命（周期） 44. TcCom中模塊的屬性 45. TcCom模塊狀態(tài)機(jī)（TwinCATModuleStateMachine） 56. TcCom中模塊的通訊 76.1. IO映射 76.2. IO數(shù)據(jù)指針 76.3. 接口關(guān)聯(lián) 76.4. ADS通訊 7

TcCom中的交互流程首先是不同的TcCOM類，首先這些需要被創(chuàng)建實(shí)例。實(shí)例之間可以通過(guò)方法調(diào)用交互，實(shí)例需要通過(guò)objectserver實(shí)現(xiàn)。（objectserver是TwinCAT系統(tǒng)中的一個(gè)核心組件，它充當(dāng)了一個(gè)中央服務(wù)器的角色，用于管理和協(xié)調(diào)系統(tǒng)中的對(duì)象）類的實(shí)例與ObjServer訪問(wèn)是通過(guò)TcQueryInterface交互（TcQueryInterface是TwinCAT中的一個(gè)函數(shù)，用于查詢對(duì)象是否實(shí)現(xiàn)了指定的接口，并獲取該接口的引用）。模塊ID模塊自身會(huì)帶有ID，TcCOM使用的ID有兩種：GUIDs：ModulIDs,ClassIDsandInterfaceIDs.32bitlongintegers:ParameterIDs,ObjectIDs,ContextIDs,CategoryID.TcCom接口說(shuō)明接口是TcCOM非常很重要的組成部分?；赥winCAT規(guī)范，所有接口都派生自基本接口ItcUnknown。（ItcUnknown提供了TcQueryInterface和控制模塊生命周期的服務(wù)）因此，每個(gè)模塊都有一些固定的接口：ITcCyclic：由模塊實(shí)現(xiàn)，這些模塊稱為循環(huán)（“CycleUpdate”）。該模塊可以通過(guò)TwinCAT任務(wù)的ITcCyclicCaller接口注冊(cè)以獲取循環(huán)調(diào)用。ITcADI：可用于訪問(wèn)模塊的數(shù)據(jù)區(qū)域。ITcWatchSource：用于ADS設(shè)備通知和其他功能。ITcTask：由實(shí)時(shí)系統(tǒng)任務(wù)實(shí)現(xiàn)，提供有關(guān)周期時(shí)間，優(yōu)先級(jí)和其他任務(wù)信息的信息。ITComObjectServer：接口由ObjectServer實(shí)現(xiàn)，并由所有模塊引用。TcCom中模塊的使用壽命（周期）模塊的使用壽命通過(guò)參考計(jì)數(shù)器（RefCounter）確定。每當(dāng)查詢模塊接口時(shí)，參考計(jì)數(shù)器都會(huì)遞增。釋放接口時(shí)，計(jì)數(shù)器遞減。當(dāng)模塊登錄到ObjectServer（ITComObject接口）時(shí)，還會(huì)查詢接口，此時(shí)計(jì)數(shù)器至少為1。注銷時(shí)計(jì)數(shù)器遞減。當(dāng)計(jì)數(shù)器達(dá)到0時(shí)，模塊會(huì)自動(dòng)刪除釋放內(nèi)存資源。如果有別的模塊通過(guò)接口指針調(diào)用此模塊，那么該模塊將繼續(xù)存在，并且接口指針保持有效，直到釋放此指針。TcCom中模塊的屬性TcCOM模塊中有很多屬性，有些是可選（淺藍(lán)色），有些是必帶屬性（深藍(lán)色）：ModuleDesctiption：每個(gè)TcCOM模塊都有一些通用描述參數(shù)，比如ClassID，Class描述文件（.tmc）和實(shí)例描述文件（.tmi）。StateMachine（狀態(tài)機(jī)）：每個(gè)Module都包含一個(gè)狀態(tài)機(jī)，它描述了模塊的初始化狀態(tài)以及可以從外部修改此狀態(tài)的方法。狀態(tài)機(jī)描述在模塊啟動(dòng)和停止期間發(fā)生的狀態(tài)。這涉及模塊的創(chuàng)建、參數(shù)化等等。TcCOM模塊的狀態(tài)機(jī)定義了狀態(tài)INIT、PREOP、SAFEOP和OP。盡管狀態(tài)名稱與EtherCAT現(xiàn)場(chǎng)總線下的名稱相同，但實(shí)際上是完全不同的兩個(gè)概念。ITComObjectInterface/interface：兩種接口一種是模塊通用的接口，每個(gè)模塊都必須有，另外一種是開發(fā)用戶可以自定義的接口。Parameters：參數(shù)是用戶自定義的一些數(shù)據(jù)，參數(shù)可以在初始化期間讀取或?qū)懭?，也可以在運(yùn)行時(shí)讀取或?qū)懭耄∣P狀態(tài)）。每個(gè)參數(shù)都由對(duì)應(yīng)的參數(shù)ID指定。參數(shù)ID可以是全局的、有限的全局或特定于模塊的。Interfacepointers：接口指針是接口的對(duì)應(yīng)項(xiàng)，如果一個(gè)模塊想要使用另一個(gè)模塊的數(shù)據(jù)接口，必須具有接口類型的指針才能調(diào)用，確保它能夠指向另一個(gè)模塊。DataAreas：模塊里包含了數(shù)據(jù)區(qū)域，用于存放數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)區(qū)域里可以包含任何數(shù)據(jù)，比如輸入輸出，或者中間變量等等。DataAreaPointer：同樣，如果一個(gè)模塊下要訪問(wèn)其他模塊的數(shù)據(jù)區(qū)域，它必須包含了數(shù)據(jù)區(qū)域的指針，訪問(wèn)直接到內(nèi)存區(qū)域。Context：在模塊處理任務(wù)時(shí)，即對(duì)應(yīng)的是實(shí)時(shí)任務(wù)。需要考慮上下文信息。這個(gè)內(nèi)容對(duì)于配置模塊十分重要。如EtherCAT主站可以支持多個(gè)獨(dú)立的實(shí)時(shí)任務(wù)，也就是多個(gè)與時(shí)間相關(guān)的上下文（代碼）。這些內(nèi)容必須在模塊描述中進(jìn)行配置和指定。Categories：模塊可以通過(guò)實(shí)現(xiàn)接口ITComObjectCategory來(lái)提供類別。類別由ObjectServer枚舉。ADS：每個(gè)模塊都可以通過(guò)ADS訪問(wèn)，每個(gè)模塊都有對(duì)應(yīng)的ADS端口，通過(guò)該端口可以接受專用的ADS指令（非實(shí)時(shí)）。模塊可以用C++和ST語(yǔ)言創(chuàng)建。TwinCATPLC的面向?qū)ο髷U(kuò)展就是為創(chuàng)建模塊量身定制。兩個(gè)不同類型的模塊可以通過(guò)接口進(jìn)行交互，方式與純C++模塊相同。面向?qū)ο蟮臄U(kuò)展使接口與C++中相同。PLC模塊也通過(guò)ObjectServer進(jìn)行注冊(cè)，并且通過(guò)它訪問(wèn)。PLC模塊在復(fù)雜性方面有所不同。無(wú)論是只生成一個(gè)小的FB模塊，還是將完整的PLC程序打包到一個(gè)模塊中，都沒(méi)有區(qū)別，因?yàn)槊總€(gè)PLC程序都是TwinCAT模塊意義上的模塊。PLC程序會(huì)自動(dòng)打包到一個(gè)模塊中，并在ObjectServer和一個(gè)或多個(gè)任務(wù)模塊中注冊(cè)自身。對(duì)模塊過(guò)程數(shù)據(jù)的訪問(wèn)（例如，與現(xiàn)場(chǎng)總線驅(qū)動(dòng)器有關(guān)的映射）也通過(guò)定義的數(shù)據(jù)區(qū)域和ITcADI進(jìn)行控制。TcCom模塊狀態(tài)機(jī)（TwinCATModuleStateMachine）每個(gè)TwinCAT模塊都有對(duì)應(yīng)的狀態(tài)機(jī)（INIT、PREOP、SAFEOP、OP），這個(gè)狀態(tài)機(jī)和EtherCAT狀態(tài)機(jī)的概念類似，但是內(nèi)容缺大相徑庭。除了某一個(gè)特定的狀態(tài)之外TwinCAT模塊還有對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)換過(guò)程狀態(tài)（IP、PI、PS、SP、SO、OS）。（1）INIT：初始化狀態(tài)只是一個(gè)虛擬狀態(tài)。創(chuàng)建模塊后，模塊就會(huì)立即從INIT轉(zhuǎn)化為PREOP，即執(zhí)行IP狀態(tài)轉(zhuǎn)換。實(shí)例化和IP同時(shí)發(fā)生，因此模塊不會(huì)保持INIT狀態(tài)。只有當(dāng)模塊被移除時(shí)，它才會(huì)在短時(shí)間內(nèi)保持INIT狀態(tài)。（2）IP（INITTOPREOP）：在IP狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間，模塊使用其唯一的ObjectID向?qū)ο蠓?wù)器（ObjectServer）注冊(cè)。初始化參數(shù)（也在對(duì)象創(chuàng)建期間分配）將傳輸?shù)侥K。在此轉(zhuǎn)換期間，模塊無(wú)法建立與其他模塊的連接，因?yàn)椴磺宄渌K是否已存在并已注冊(cè)到ObjectServer。當(dāng)模塊需要系統(tǒng)資源（例如內(nèi)存）時(shí)，可以在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間分配這些資源。同理，在從PREOP反過(guò)渡到INIT（PI）期間，必須再次釋放所有分配的資源。（3）PREOP：在PREOP狀態(tài)下，模塊創(chuàng)建完成，模塊通常已完全參數(shù)化（不排除在從PREOP過(guò)渡到SAFEOP期間可能會(huì)添加更多參數(shù)）。該模塊已在ObjectServer中注冊(cè)，但尚未創(chuàng)建與其他模塊的連接。（4）PS（PREOPTOSAFEOP）：在此狀態(tài)轉(zhuǎn)換中，模塊可以與其他模塊建立連接。為此，它通常會(huì)接收其他模塊的ObjectID以及初始化數(shù)據(jù)，這些ObjectID現(xiàn)在通過(guò)ObjectServer轉(zhuǎn)換為與這些模塊的實(shí)際連接。在此狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間，可以傳輸更多參數(shù)。例如，父模塊可以將自己的參數(shù)傳輸?shù)阶幽K。（5）SAFEOP：模塊在此階段仍處于非實(shí)時(shí)上下文中，正在等待系統(tǒng)或其他模塊切換到OP狀態(tài)。（6）SO（SAFEOPTOOP）：從SAFEOP到OP狀態(tài)的轉(zhuǎn)換在實(shí)時(shí)上下文中進(jìn)行，此時(shí)不再分配系統(tǒng)資源。該模塊的資源現(xiàn)在可以由其他模塊請(qǐng)求，同時(shí)該模塊也可以向其他模塊注冊(cè)，例如為了在任務(wù)期間獲得循環(huán)調(diào)用。（此轉(zhuǎn)換不應(yīng)用于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的任務(wù)：如，文件操作應(yīng)在PS期間執(zhí)行。）（7）OP：在OP狀態(tài)下，模塊開始工作，并在TwinCAT中完全處于活動(dòng)狀態(tài)。（8）OS（OPTOSAFEOP）：在此狀態(tài)轉(zhuǎn)換在實(shí)時(shí)上下文中發(fā)生。SO轉(zhuǎn)換中的所有操作都將被撤消，SO轉(zhuǎn)換期間請(qǐng)求的所有資源將再次釋放。（9）SP（SAFEOPTOPREOP）：PS轉(zhuǎn)換中的所有操作都將撤消，并且PS轉(zhuǎn)換期間請(qǐng)求的所有資源將再次釋放。（10）PI：（PREOPTOINIT）IP轉(zhuǎn)換中的所有操作都將被撤消，并且IP轉(zhuǎn)換期間請(qǐng)求的所有資源都將再次釋放。模塊從ObjectServer注銷并通常會(huì)自行刪除（見(jiàn)使用壽命）。TcCom中模塊的通訊IO映射TcCOM中模塊的輸入和輸出可以通過(guò)IO映射進(jìn)行鏈接，就像PLC鏈接到實(shí)際物理模塊的輸入輸出通道一樣。對(duì)于C++模塊，可以在TMC編輯器中創(chuàng)建描述相應(yīng)輸入/輸出的數(shù)據(jù)區(qū)域。然后將這些鏈接在TwinCAT解決方案中。C++、PLC、MATLAB都可以使用該方法。IO數(shù)據(jù)指針可以通過(guò)TMC編輯器中創(chuàng)建的數(shù)據(jù)區(qū)域指針在任務(wù)中直接去訪問(wèn)內(nèi)存。但是如果出現(xiàn)一個(gè)任務(wù)的多個(gè)調(diào)用方或其他任務(wù)的調(diào)用方，用戶必須通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)制確保數(shù)據(jù)一致性，可用于C++和MATLAB。接口關(guān)聯(lián)TcCOM模塊可以提供也在TMC編輯器中定義的接口。在TMC編輯器當(dāng)中建立完接口之后，它將提供適當(dāng)?shù)姆椒āＨ缓?，調(diào)用模塊將具有指向該模塊的“接口指針”，以便調(diào)用方法。使用接口的方式可能會(huì)造成調(diào)用阻塞（返回值產(chǎn)生之后才會(huì)釋放）。如果出現(xiàn)一個(gè)任務(wù)的多個(gè)調(diào)用方或其他任務(wù)的調(diào)用方，用戶必須通過(guò)適當(dāng)?shù)臋C(jī)制確保數(shù)據(jù)一致性。一般使用在C++里。ADS通訊作為TwinCAT系統(tǒng)的內(nèi)部通信方式，ADS可用于模塊之間的通信（C#中是非實(shí)時(shí)的）。ADS還可用于從UserMode收集或提供數(shù)據(jù)，并與其他控制器通信（即通過(guò)網(wǎng)絡(luò)）。此外ADS還可用于確保數(shù)據(jù)一致性通信，例如任務(wù)/內(nèi)核/CPU之間的通信。在這種情況下，TcCOM模塊既可以是客戶端，也可以是服務(wù)器。PLC，C++，Matlab都可以使用（具體的使用方法見(jiàn)對(duì)應(yīng)語(yǔ)言的ADS庫(kù)文件以及AutomationInterface）上海（中國(guó)區(qū)總部）中國(guó)上海市靜安區(qū)汶水路299弄9號(hào)（市北智匯園）電話 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