基于NetBIOS的双向通信接口的设计与实现

谈龙

关键词　网络基本输入/输出系统　双向通信　接口
分类号　TM621　TM73

DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFBI-DIRECTIONALCOMMUNICATIONS
INTERFACEBASEDONNETBIOS

TanLong
(ElectricPowerResearchInstitute,100085,Beijing,China)

Keywords　NetBIOS　bi-directionalcommunications　interface

0　引言
　　从火电厂综合能源管理信息系统(IEMS)的发展来看，一般认为有两种途径：一是从上而下的开发，另一是从下而上的开发。多年的实践证明，两种方法各有优缺点。最好的做法应是两者相结合，即首先是在基层采用原型法开展工作，积累经验打下基础，而后在具备一定经验和基础的条件下，不失时机地从上而下进行整体规划和设计。
　　新疆伊犁第二火电厂(简称伊梨二电)综合能源管理信息系统正是基于上述思想进行开发的。根据实际情况，电厂首先进行了生产安全监控和生产统计自动化系统的开发。它分成2个部分：第1部分为火电厂机组DCS，这些单机监控系统主要担负各子系统的数据采集、运行监控、事故处理等职能；第2部分为电气SCADA系统，它主要给值长、总工、厂长等提供全厂生产安全监视和生产统计自动化的手段，并同时在该层留有接口，以便今后MIS网的进一步扩充。如何实现机组DCS与电气SCADA两系统间的双向通信是伊犁二电IEMS首先必须解决的问题。根据现场DCS及SCADA系统通信协议要求，我们采用了一个在国际上得到广泛支持的、用于PCLAN通信的接口标准NetBIOS协议实现两大系统的双向通信。NetBIOS协议具有编程方便、可移植性好、可靠性高等诸多特点。本文就此双向通信接口的实现方案进行分析，并对其关键部分进行论述。

1　系统结构
　　系统结构简图如图1所示。

图1　系统结构简图
Fig.1　Schematicdiagramofthestructure

　　机组DCS部分为星形连接，采用RMX实时多任务操作系统；电气SCADA部分为总线型连接，采用Windows95操作系统。网关站中插有2块10Mbit/s的Intel网卡。两网段间的双向通信通过网关站接口软件实现。

2　网关站的硬软件安装
2.1　网卡的设置
　　网关站中内置2块Intel网卡，其基地址和中断号不能设成一样，否则会发生硬件冲突。基地址和中断号通过Intel网卡驱动程序Softset2.exe设置。注意设置的先后顺序，并区分0号卡及1号卡。
2.2　NetBIOS协议驱动程序的安装
　　网关站中NetBIOS协议的驱动程序由工作站安装软件MsClient3生成。运行SETUP.EXE，按照提示配置网卡，添加NetBIOS协议，修改AUTOEXEC.BAT及PROTOCOL.INI文件，重启动计算机即可加载NetBIOS驱动程序。
2.3　接口程序
　　接口程序包括如下源文件：NetBIOS协议系统调用及高级函数库Biossub.c；不同LAN间数据转发主程序NetL1.c；机组DCS发送至电气SCADA的模拟量选点文件Edpftodq；电气SCADA发送至机组DCS的遥测量选点文件Yctoedpf；电气SCADA发送至机组DCS的电能量选点文件Ddtoedpf；工程文件Ylwguan.prj。
　　接口运行程序为Ylwguan.exe，命令行参数为：“YlwguanDCS站号　SCADA站号”。DCS站号为网关站在机组DCS网段中的站号；SCADA站号为网关站在电气SCADA网段中的站号。

3　接口程序的设计与实现
3.1　软件功能及运行原理
　　机组DCS（EDPF—3000分散控制系统）主网为10Mbit/s实时通信网，以NetBIOS协议作为底层基础通信协议。DCS数据包与NetBIOS通信协议捆绑在一起完成系统各工作站之间的通信联络。网关站从Intel网卡上接收DCS系统数据包，通过接口软件，将DCS数据包从NetBIOS协议中分解出来，然后对DCS数据包进行分析、整理，转换成电气SCADA系统网络协议格式数据包，再将此数据包捆绑在NetBIOS通信协议上，通过另一Intel网卡发送到电气SCADA系统。反之，网关站接收电气SCADA系统数据包，经处理后转发往DCS分散控制系统。软件所用NetBIOS协议采用中断方式来实现实时通信，这种方案有很好的实时处理功能，与定时查询相比，它可以及时、准确、可靠地接收到实时信息。
3.2　通信协议及数据结构
　　NetBIOS协议是一个在国际上得到广泛支持的用于PCLAN通信的接口标准，它位于国际标准化组织ISO制定的开放式通信协议7层参考模式（OSI/RM）的较高层次，即表示层与会话层之间，其主要优点是编程方便，可移植性好，可靠性高。NetBIOS中有一开发工具包（SDK），它能实现大量的功能调用，为用户提供了良好的接口界面，基于NetBIOS的应用程序只要在NetBIOS环境下即可运行。所有的NetBIOS功能调用都是首先填写网络控制块NCB，执行NetBIOS的5C中断，即可发出NetBIOS命令。
　　本接口程序数据的接收和发送采用普通数据报方式，两网段上的适配器分别共享一个各自的组名。数据报长度不大于512B。网关站主要传送EDPF—3000DCS和电气SCADA两种类型的数据报。
3.3　软件设计
　　接口程序由两个部分组成：一个是主控程序；另一个是中断处理程序。主控程序负责系统初始化、通信功能选择、任务调度等；中断处理程序负责中断接收来自其他工作站的信息，通过过滤、整理，将有关信息传递给主控程序的缓冲区。实时通信过程由主控程序和中断处理程序两者合作完成，两者之间的关系类似生产者与消费者的关系。数据缓冲区是临界资源，中断处理程序负责将数据放入数据缓冲区，主控程序使用这些缓冲区中的数据，这就是所谓的“生产”与“消费”，两者的互斥与同步由环形数据缓冲区的管理程序实现。
　　程序设计中,将NetBIOS接收功能调用置为非等待方式，即执行NetBIOS接收功能调用时，不等该调用完成，控制马上返回到应用程序。一旦NetBIOS功能调用完成，则立即将控制权交给NCBPostFunc指向的中断处理程序，执行相应的接收处理工作，挂起NCB，最后由返回指令（IRET）返回到应用程序。中断处理程序中要有相应的关中断、开中断操作，防止中断冲突；同时由于DOS调用的不可重入性，中断处理程序中最好不要进行DOS功能调用。主控程序中挂起的NCB数目及环形缓冲区的大小取决于计算机内存资源的大小、速度的快慢。挂起的NCB数目及环形缓冲区的大小设置合适，将使双向通信中的包丢失率降至最小，当然这还需NetBIOS配置参数调整适当。
　　为防止可能的通信故障，接口程序中设有故障自恢复逻辑。当和DCS通信出现故障时，即网关站在一定时间内未收到任何DCS中其他站点的数据包时，系统将自行复位；而当和电气SCADA系统连接出现故障时，接口软件将在屏幕上显示报警信息，待故障恢复后继续正常工作。

4　结语
　　接口软件的开发，一方面解决了通信应用软件运行与网卡硬件无关的技术问题，使得该软件可以在各种网卡上稳定运行，直接跟上网卡硬件技术的发展；另一方面，在保证两者双向通信的同时，又起到了防火墙的作用，既可防止两系统之间无用数据通信包相互串扰，又可使有用数据通过网关站中接口软件的转换得以相互流通，充分保证了数据的实时性、可靠性。从而为电厂的生产管理打下了可靠的、必要的基础。

作者简介：谈　龙，男，硕士，主要从事电厂集散控制系统及网络通信系统的研究、开发与应用。
作者单位：电力科学研究院电厂自动化所　100085　北京

1999-02-01收稿。

基于NetBIOS的双向通信接口的设计与实现

谈龙

关键词　网络基本输入/输出系统　双向通信　接口
分类号　TM621　TM73

DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFBI-DIRECTIONALCOMMUNICATIONS
INTERFACEBASEDONNETBIOS

TanLong
(ElectricPowerResearchInstitute,100085,Beijing,China)

Keywords　NetBIOS　bi-directionalcommunications　interface

0　引言
　　从火电厂综合能源管理信息系统(IEMS)的发展来看，一般认为有两种途径：一是从上而下的开发，另一是从下而上的开发。多年的实践证明，两种方法各有优缺点。最好的做法应是两者相结合，即首先是在基层采用原型法开展工作，积累经验打下基础，而后在具备一定经验和基础的条件下，不失时机地从上而下进行整体规划和设计。
　　新疆伊犁第二火电厂(简称伊梨二电)综合能源管理信息系统正是基于上述思想进行开发的。根据实际情况，电厂首先进行了生产安全监控和生产统计自动化系统的开发。它分成2个部分：第1部分为火电厂机组DCS，这些单机监控系统主要担负各子系统的数据采集、运行监控、事故处理等职能；第2部分为电气SCADA系统，它主要给值长、总工、厂长等提供全厂生产安全监视和生产统计自动化的手段，并同时在该层留有接口，以便今后MIS网的进一步扩充。如何实现机组DCS与电气SCADA两系统间的双向通信是伊犁二电IEMS首先必须解决的问题。根据现场DCS及SCADA系统通信协议要求，我们采用了一个在国际上得到广泛支持的、用于PCLAN通信的接口标准NetBIOS协议实现两大系统的双向通信。NetBIOS协议具有编程方便、可移植性好、可靠性高等诸多特点。本文就此双向通信接口的实现方案进行分析，并对其关键部分进行论述。

1　系统结构
　　系统结构简图如图1所示。

图1　系统结构简图
Fig.1　Schematicdiagramofthestructure

　　机组DCS部分为星形连接，采用RMX实时多任务操作系统；电气SCADA部分为总线型连接，采用Windows95操作系统。网关站中插有2块10Mbit/s的Intel网卡。两网段间的双向通信通过网关站接口软件实现。

2　网关站的硬软件安装
2.1　网卡的设置
　　网关站中内置2块Intel网卡，其基地址和中断号不能设成一样，否则会发生硬件冲突。基地址和中断号通过Intel网卡驱动程序Softset2.exe设置。注意设置的先后顺序，并区分0号卡及1号卡。
2.2　NetBIOS协议驱动程序的安装
　　网关站中NetBIOS协议的驱动程序由工作站安装软件MsClient3生成。运行SETUP.EXE，按照提示配置网卡，添加NetBIOS协议，修改AUTOEXEC.BAT及PROTOCOL.INI文件，重启动计算机即可加载NetBIOS驱动程序。
2.3　接口程序
　　接口程序包括如下源文件：NetBIOS协议系统调用及高级函数库Biossub

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