摘 要：OPC是連接數(shù)據(jù)源(OPC服務(wù)器)和數(shù)據(jù)的使用者(OPC應(yīng)用程序)之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。這里以C#為開(kāi)發(fā)工具，按照OPC技術(shù)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，將OPC技術(shù)應(yīng)用到虛擬儀器顯示組件中。具體實(shí)現(xiàn)了OPC客戶端數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)器的過(guò)程，接口步驟及其讀寫(xiě)數(shù)據(jù)的方法，并根據(jù)OPC服務(wù)器提供的數(shù)據(jù)，最終在虛擬儀器顯示組件中生成了虛擬的正弦波、方波、鋸齒波、三角波等。
關(guān)鍵詞：OPC；OPC接口；OPC服務(wù)器；C#

0 引 言
    隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展，人們可以用計(jì)算機(jī)軟件替代傳統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)的一些功能，將計(jì)算機(jī)硬件和軟件有機(jī)的融合為一體，這就是所謂的虛擬儀器。近年來(lái)，世界各國(guó)的虛擬儀器公司開(kāi)發(fā)了不少基于LabVIEW，Matlab，VC++，VB等虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)軟件，當(dāng)硬件操作的設(shè)備驅(qū)動(dòng)改變時(shí)，軟件開(kāi)發(fā)人員需要修改大量的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)連接此設(shè)備，因此使得虛擬儀器開(kāi)發(fā)平臺(tái)開(kāi)發(fā)難度大、通用性差。為此，提出了基于OPC技術(shù)的虛擬儀器，它是由硬件供應(yīng)商和軟件開(kāi)發(fā)商之間建立一套完整的“規(guī)則”，只要遵循這套規(guī)則，數(shù)據(jù)交互對(duì)兩者來(lái)說(shuō)都是透明的，硬件供應(yīng)商無(wú)需考慮應(yīng)用程序的多種需求和傳輸協(xié)議，軟件開(kāi)發(fā)商也無(wú)需了解硬件的實(shí)質(zhì)和操作過(guò)程。

l OPC技術(shù)
    OPC(OLE Process Contro1)是OPC基金會(huì)組織倡導(dǎo)的工業(yè)控制和生產(chǎn)自動(dòng)化領(lǐng)域中使用的硬件和軟件的接口標(biāo)準(zhǔn)，以便有效地在應(yīng)用和過(guò)程控制設(shè)備之間讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，具體的功能實(shí)現(xiàn)要由開(kāi)發(fā)商根據(jù)需要自主的進(jìn)行研究與開(kāi)發(fā)。換句話說(shuō)OPC規(guī)范是一套公共的軟件標(biāo)準(zhǔn)，任何OPC開(kāi)發(fā)人員所開(kāi)發(fā)的OPC軟件都要符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
    OPC技術(shù)的特點(diǎn)可概括為如下3個(gè)方面：開(kāi)放性(Openness)、產(chǎn)業(yè)性(Productivity)和“即插即用”的互聯(lián)性(Connectivity)，因此可以說(shuō)，“OPC=Openness+Productivity+Connectivity”，這也是對(duì)OPC優(yōu)點(diǎn)最概括的描述。因此OPC在短時(shí)間內(nèi)取得了飛速的發(fā)展。
1．1 OPC服務(wù)器的組成
    OPC標(biāo)準(zhǔn)采用C／S模式，OPC服務(wù)器負(fù)責(zé)向OPC客戶端不斷的提供數(shù)據(jù)。OPC服務(wù)器包括3類(lèi)對(duì)象(Object)：服務(wù)器對(duì)象(Server)、組對(duì)象(roup)和項(xiàng)對(duì)象(Item)。3類(lèi)對(duì)象都包括一系列接口，關(guān)系如圖1所示。

    OPC服務(wù)器對(duì)象維護(hù)有關(guān)服務(wù)器信息，并作為OPC組對(duì)象的包容器，它提供了對(duì)數(shù)據(jù)源進(jìn)行讀／寫(xiě)和通信的接口方法，可以動(dòng)態(tài)地創(chuàng)建或釋放組對(duì)象。
    OPC組對(duì)象由客戶端定義和維護(hù)，它維護(hù)有關(guān)其自身的信息，提供包容OPC項(xiàng)對(duì)象的機(jī)制，從邏輯上實(shí)現(xiàn)對(duì)OPC項(xiàng)的管理。
    OPC項(xiàng)對(duì)象包含在OPC組中，可由客戶端定義和維護(hù)。項(xiàng)代表了與數(shù)據(jù)源的連接，所有的OPC項(xiàng)的操作都是通過(guò)包容此項(xiàng)的OPc組對(duì)象完成的。
1．2 OPC的接口方式
    OPC服務(wù)器通常支持兩種類(lèi)型的訪問(wèn)接口：自定義接口(The OPC Custom Interfaces)和自動(dòng)化接口(The OPC Automation Interfaces)，它們分別為不同的編程語(yǔ)言環(huán)境提供訪問(wèn)機(jī)制。
    自定義接口是任何OPC服務(wù)器所必須實(shí)現(xiàn)的接口，它描述了OPC組件對(duì)象的接口和其實(shí)現(xiàn)的方法，適合C++語(yǔ)言設(shè)計(jì)，并可實(shí)現(xiàn)最佳運(yùn)行性能的客戶應(yīng)用程序。
    自動(dòng)化接口是可選接口(Optional Interface)，它提供了自動(dòng)配置和存取過(guò)程控制數(shù)據(jù)的接口，方便了Visual Basic，Delphi，C#及其他可以使用自動(dòng)化服務(wù)器應(yīng)用程序接口的高級(jí)商業(yè)軟件使用。自動(dòng)化接口實(shí)際上是定制接口上的自動(dòng)化封裝，OPC規(guī)范通過(guò)提供一套標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)化接口包裝器來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功。
1．3 OPC通信方式
    OPC規(guī)范規(guī)定了兩種通信方式：同步通信方式和異步通信方式。
    同步通信時(shí)，OPC客戶程序?qū)PC服務(wù)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，OPC客戶程序必須等到OPC服務(wù)器對(duì)應(yīng)的操作全部完成以后才能返回，在此期間OPC客戶程序一直處于等待狀態(tài)。如果有大量數(shù)據(jù)進(jìn)行操作或者有大量OPC客戶程序?qū)PC服務(wù)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作，必然造成OPC客戶程序的阻塞現(xiàn)象。因此同步通信適用于OPC客戶較少，數(shù)據(jù)量較小時(shí)的場(chǎng)合。
    異步通信時(shí)，OPC客戶程序?qū)Ψ?wù)器進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，OPC客戶程序操作后立刻返回，不用等待OPC服務(wù)器的操作，可以進(jìn)行其他操作。當(dāng)0PC服務(wù)器完成操作后再通知OPC客戶程序。因此，相對(duì)于同步通信和異步通信的效率更高，適用于多客戶訪問(wèn)同一OPC服務(wù)器和大量數(shù)據(jù)的場(chǎng)合。

2 OPC客戶端程序的設(shè)計(jì)方法
    (1)安裝OPC自動(dòng)化接口服務(wù)。在．NET環(huán)境下，點(diǎn)擊“項(xiàng)目”子菜單下，“添加引用”，在彈出的對(duì)話框COM中選中“OPC DA Automation Wrapper2．02”項(xiàng)，點(diǎn)擊“確定”按鈕，這樣才能使用自動(dòng)化接口的服務(wù)。
    (2)連接OPC服務(wù)器。本例中使用的OPC服務(wù)器名為“ICONICS．Simulator OPCDA．2”。首先聲明變量，這樣才能觸發(fā)事件(DataChange)來(lái)獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。連接不同的OPC服務(wù)器只要改變其服務(wù)器名稱和OPC服務(wù)器所在的計(jì)算機(jī)名稱即可。
    (3)添加組

    (5)OPC數(shù)據(jù)的讀和寫(xiě)。對(duì)OPC服務(wù)器中的數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)讀可以通過(guò)group組的DataChange事件觸發(fā)來(lái)讀取。該事件有多個(gè)參數(shù)：其中：NumItems是指數(shù)據(jù)項(xiàng)的個(gè)數(shù)；ltemValues為數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)；Qualities為數(shù)據(jù)項(xiàng)的品質(zhì)；TimeStamps為數(shù)據(jù)項(xiàng)的更改時(shí)間；Cli—entHandles是數(shù)據(jù)項(xiàng)的標(biāo)簽索引，其所指的OPC標(biāo)簽的值在ItemValues(1)中，只有數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)才會(huì)觸發(fā)該事件。也只會(huì)傳輸發(fā)生了變化的數(shù)據(jù)，沒(méi)有變化的數(shù)據(jù)不會(huì)出現(xiàn)在本事件ItemValues中。使用C#事件處理機(jī)制，將DataChange注冊(cè)到事件，一旦服務(wù)器端數(shù)據(jù)有變化，自動(dòng)觸發(fā)此過(guò)程，觸發(fā)函數(shù)為：

    (6)斷開(kāi)OPC服務(wù)器。OPC客戶端連接后占用服務(wù)器的資源，所以長(zhǎng)時(shí)間不需要使用的OPC讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，則應(yīng)及時(shí)斷開(kāi)OPC連接以釋放資源。

    采用C#開(kāi)發(fā)工具，按照OPC規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)OPC客戶程序。OPC客戶程序?qū)崿F(xiàn)的功能有：通過(guò)OPC標(biāo)準(zhǔn)接口與OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器連接，按照OPC服務(wù)器提供的Sine，Triangle，R8等波形數(shù)據(jù)，并取得OPC服務(wù)器中相關(guān)OPC點(diǎn)的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，實(shí)現(xiàn)各種波形圖案，運(yùn)行程序結(jié)果如圖2所示。

3 結(jié) 語(yǔ)
    OPC規(guī)范的應(yīng)用簡(jiǎn)化了OPC客戶／服務(wù)器的開(kāi)發(fā)過(guò)程，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)存取的接口標(biāo)準(zhǔn)，將硬件供應(yīng)商與應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)者分離，使得軟件開(kāi)發(fā)者無(wú)需了解硬件的實(shí)質(zhì)和操作過(guò)程，只要遵循OPC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，就能夠訪問(wèn)OPC服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，大大簡(jiǎn)化了過(guò)去傳輸數(shù)據(jù)的復(fù)雜過(guò)程。在此介紹了在Visual C#環(huán)境下，遵循OPC標(biāo)準(zhǔn)提出了基于OPC技術(shù)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及數(shù)據(jù)接口開(kāi)發(fā)關(guān)鍵代碼，以快速、高效地進(jìn)行底層數(shù)據(jù)采集，安全、靈活的數(shù)據(jù)處理，便捷的圖形界面，為虛擬儀器提供了嶄新的解決方案，具有較大的應(yīng)用價(jià)值。