利用OPC實現(xiàn)VC應用程序與PLC的數(shù)據(jù)交換

　　VC(Visual  C++)是功能強大的一種Windows應用程序可視化軟件開發(fā)工具。VC支持面向?qū)ο蟮脑O計方法，并可以使用功能強大的微軟基礎類庫MFC(Micro - soft foundation class)。并且由于Microsoft公司在操作市場上的壟斷地位，用VC開發(fā)出來的軟件穩(wěn)定性好、可移植性強，而且軟件與硬件相互獨立[1]，可以用來開發(fā)控制系統(tǒng)的上層管理系統(tǒng)。RSView32是作為一種專門用于工業(yè)控制的組態(tài)軟件，不僅包含了大量圖形開發(fā)工具和現(xiàn)成圖形庫，使用戶能夠方便的進行系統(tǒng)開發(fā)，而且還可以對報警、活動記錄、事件、歷史趨勢等進行組態(tài)，是一個功能強大的工業(yè)自動化產(chǎn)品[2]，因此可以很方便地對下層設備進行組態(tài)。在實際系統(tǒng)開發(fā)時，利用OPC技術(shù)把兩種工具有效的結(jié)合起來，使上層的VC程序通過RSView32間接地與下層PLC進行數(shù)據(jù)通信，以獲取令人滿意的結(jié)果。

　　2  OPC介紹

　　OPC(OLE for Process Control)是根據(jù)Microsoft的OLE(現(xiàn)在Active)、COM(部件對象模型)和DCOM(分布式部件對象模型)技術(shù)所要求的功能制定的一個開放和互用式的用戶界面標準，它保證了自動化/控制應用程序和區(qū)域系統(tǒng)/設備之間的互用。它以OLE/COM機制作為應用程序級的通訊標準，采用 CLIENT/SERVER模式，典型的OPC體系結(jié)構(gòu)如圖1所示:

　　圖1     典型的OPC體系結(jié)構(gòu)

　　OPC規(guī)范中提供了兩套接口方案，即定制接口和自動化接口。定制接口效率高，通過該接口能夠發(fā)揮OPC服務器的最佳性能，采用C++語言的客戶一般采用定制接口方案;自動化接口使解釋性語言和宏語言訪問OPC服務器成為可能，采用VB等語言的客戶一般采用自動化接口。

　　OPC 數(shù)據(jù)存取服務器由三類對象組成:服務器(Server)、組(Group)、數(shù)據(jù)項(Item)。服務器對象用于指出特定的OPC服務器應用程序名，并作為組對象的容器;組對象存儲由若干Item組成的Group信息并邏輯組織數(shù)據(jù)項;數(shù)據(jù)項對象()存儲具體的Item的定義、數(shù)據(jù)值、狀態(tài)值等信息，一個 Item就代表一個具體的過程變量。OPC客戶應用程序要獲取OPC服務器的數(shù)據(jù)，必須事先指定服務器應用程序所在的計算機名(服務器應用程序和客戶應用程序不在同一臺PC上)、OPC數(shù)據(jù)訪問服務器名和該服務器提供的OPC項的定義。

　　建立OPC連接后，客戶應用程序一般可以通過三種方式從OPC 服務器讀取數(shù)據(jù):使用同步接口IOPC- SyncIO，簡單有效，適合于只讀取少量數(shù)據(jù)的客戶程序;使用接口IOPCCallback的“訂閱”的功能OnChange，每當數(shù)據(jù)有變化時，服務器自動通知客戶;使用異步接口IOPCASyncIO2，可以直接與物理設備通訊，速度慢但數(shù)據(jù)精確度高。

　　3  RSView32作為OPC服務器

　　西門子專門用于工業(yè)控制的通用組態(tài)軟件之一RSView32支持OPC技術(shù)，它可以用作一個OPC客戶和外部OPC服務器軟件通信，也可以作為一個OPC服務器和其它第三方支持OPC技術(shù)的軟件進行連接。本文中RSView32作為服務器，VC應用程序作為客戶端，采用C/S模式實現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。

　　3.1  使RSView32作為OPC服務器[4]

　　用下列方法之一使RSView32作為OPC服務器:

　　(1) 選擇“啟動”編輯器里“啟動”頁上的“OPC/DDE服務器”復選框;

　　(2) 發(fā)出RTDataServerOn命令(從命令行或另一個 RSView32組件里，使用RTDataServerOff命令可以取消此功能)，這將允許其它應用程序讀取數(shù)值但不能改變它;

　　(3) 發(fā)出RTDataWriteEnable命令(從命令行或另一個RSView32組件里，使用RTDataWriteDisable命令可以取消此功能)，這允許從外部OPC應用程序?qū)懭耄愿淖僐SView32的標記值。

　　3.2  建立 OPC 客戶項目[4]

　　VC應用程序要從RSView32取得數(shù)據(jù)，必須使用下列信息:

　　服務器:RSI.RSView32OPCTagServer;

　　類型:本機/遠程;

　　服務器計算機名或地址:如果客戶和服務器在同一計算機上，這項可以是空白。

　　訪問路徑:項目名;

　　更新速率:一個以秒為單位的速率;

　　條目:標記名?？梢酝ㄟ^查看RSView32的標簽數(shù)據(jù)庫獲得。

　　4  VC應用程序作為OPC客戶端的程序?qū)崿F(xiàn)

　　在VC環(huán)境中使用定制接口開發(fā)OPC客戶應用程序，下面是程序?qū)崿F(xiàn)的關鍵步驟。

　　4.1  包含OPC頭文件

　　開發(fā)OPC客戶應用程序，除了需要OPC接口外，還需要在程序中包含OPC標準庫文件，可以從OPC基金會網(wǎng)站(網(wǎng)址:www.opcfoundation.org)下載這些文件:

　　#include "opcda_i.c"    OPC數(shù)據(jù)存取接口

　　#include "opcda.h"      OPC數(shù)據(jù)存取2.0頭文件

　　#include "opccomn_i.c"  OPC公共接口定義

　　#include "opccomn.h"    OPC公共頭文件

　　4.2  初始化COM支持庫

　　由于OPC是基于COM技術(shù)制定，所以在使用接口類之前必須首先使用CoInitialize(NULL)函數(shù)初始化COM庫，如果成功，函數(shù)返回值等于S_ OK。

　　4.3  連接opc服務器

　　OPC 客戶能夠連接到OPC服務器上，并建立OPC組和OPC數(shù)據(jù)項，這是OPC數(shù)據(jù)訪問的基礎，如果沒有這個機制，數(shù)據(jù)訪問的其它機能不可能實現(xiàn)[4]。連接 OPC服務器，OPC客戶需要事先指定計算機名(如果OPC服務器和OPC客戶不在同一臺計算機上)和OPC數(shù)據(jù)訪問服務器名 (RSI.RSView32OPCTagServer)。實現(xiàn)代碼如下:

　　ConnectToServer(/*in */LPOLESTR ProgID,/*in*/ BOOL IsRemote,/*out */ IUnknown **ppUnknown)

　　{

　　CLSID OPCCLSID;

　　HRESULT hRet=CLSIDFromProgID(ProgID,&OPCCLSID);

　　//將字符串ProgID轉(zhuǎn)換為唯一OPCCLSID

　　if(IsRemote)

　　//opc服務器和opc客戶不在同一臺計算機上

　　{

　　COSERVERINFO ServerInfo;

　　memset(&ServerInfo,0,sizeof(ServerInfo));

　　ServerInfo.pwszName=T2OLE("ServerComouter");

　　MULTI_QI qi[1];

　　memset(qi, 0, sizeof(qi));

　　qi[0].pIID=&IID_IUnknown;

　　HRESULT hRet=CoCreateInstanceEx(OPCCLSID,NULL,CLSCTX_REMOTE_SERVER,

　　&ServerInfo,1,qi);

　　*ppUnknown=qi[0].pItf;

　　}

　　else

　　//opc服務器和opc客戶在同一臺計算機上

　　{

　　hRet=CoCreateInstance(OPCCLSID,NULL,CLSCTX_LOCAL_SERVER,IID_IUnknown,

　　(void **)ppUnknown);

　　}

　　}

　　4.4  創(chuàng)建OPC組

　　IOPCServer接口的AddGroup()方法可以創(chuàng)建一個有指定名稱和屬性的OPC組。在調(diào)用該方法之前，可以使用上一步得到的Iunknown接口指針，通過QueryInterface()方法請求IOPCServer接口指針。代碼如下:

　　ppUnknown->QueryInterface(IID_IOPCServer,(void **)&pServer);

　　//得到IOPCServer接口指針

　　pServer->AddGroup(L"",TRUE,500,1235,&lTimeBias,&fTemp,0,&hOPCServerGroup,  &dwActualRate,IID_IOPCItemMgt,& pOPCItemMgt);

　　4.5  添加數(shù)據(jù)項

　　IOPCItemMgt接口的AddItem()方法可以添加具有特殊屬性的指定數(shù)量的數(shù)據(jù)項。

　　pOPCItemMgt->AddItems(ItemNumber,ItemArray,

　　(OPCITEMRESULT**)&pItemResult，(HRESULT **)&pErrors);

　　ItemArray 為OPCITEMDEF類型結(jié)構(gòu)數(shù)組，它包含數(shù)據(jù)項的詳細信息，客戶需要知道要進行交換的數(shù)據(jù)在RSView32標簽數(shù)據(jù)庫中的名稱、數(shù)據(jù)類型及作為 OPC服務器的RSView32項目名稱。添加數(shù)據(jù)項之前，要用這些數(shù)據(jù)項信息對ItemArray結(jié)構(gòu)數(shù)組進行初始化。

　　4.6  數(shù)據(jù)交換

　　成功地增加完所需要的數(shù)據(jù)項后，OPC客戶(VC應用程序)和OPC服務器(RSView32)就可以進行數(shù)據(jù)交換了。在數(shù)據(jù)量不大的情況下，可以使用 IOPCSyncIO同步接口的Write()和Read()兩個方法進行數(shù)據(jù)的讀寫操作，從而實現(xiàn)OPC客戶(VC應用程序)和OPC服務器 (RSView32)之間的數(shù)據(jù)交換。代碼如下:

　　ppUnknown->QueryInterface(IID_IOPCSyncIO,(void **)&pOPCSync);

　　//得到IOPCSyncIO接口指針

　　pOPCSync->Read(OPC_DS_CACHE,ReadNumber,hServerRead,&pItemValue,&pErrors);

　　//讀ReadNumber個數(shù)據(jù)

　　pOPCSync->Write(WriteNumber,hServerWrite,WriteValue,&pErrors);

　　//寫WriteNumber個數(shù)據(jù)

　　4.7  釋放接口指針

　　在VC應用程序停止運行之前必須使用Release()方法刪除已創(chuàng)建的OPC對象并釋放內(nèi)存。

　　5  結(jié)束語

　　OPC技術(shù)規(guī)范把硬件供應商和應用軟件開發(fā)者分離開來，使得雙方的工作效率都有了很大提高。軟件開發(fā)商無需了解硬件的實質(zhì)和操作過程，就能訪問OPC數(shù)據(jù)服務器中的數(shù)據(jù)，尤其是開發(fā)商在已使用了組態(tài)軟件進行實時監(jiān)控的過程控制系統(tǒng)基礎上，用C++等高級語言開發(fā)系統(tǒng)時，大大簡化了過去從設備傳輸數(shù)據(jù)的復雜過程。在某鋁廠的自動配料系統(tǒng)開發(fā)中，應用OPC技術(shù)方便地實現(xiàn)了VC應用程序和RSView32的數(shù)據(jù)交換，間接地實現(xiàn)了VC應用程序與PLC的通信，獲得了很好的結(jié)果。