1 引言
VC(Visual C++)是功能強(qiáng)大的一種Windows應(yīng)用程序可視化軟件開(kāi)發(fā)工具。VC支持面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，并可以使用功能強(qiáng)大的微軟基礎(chǔ)類庫(kù)MFC(Micro - soft foundation class)。并且由于Microsoft公司在操作市場(chǎng)上的壟斷地位，用VC開(kāi)發(fā)出來(lái)的軟件穩(wěn)定性好、可移植性強(qiáng)，而且軟件與硬件相互獨(dú)立[1]，可以用來(lái)開(kāi)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(kāi)發(fā)工具和現(xiàn)成圖形庫(kù)，使用戶能夠方便的進(jìn)行系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，而且還可以對(duì)報(bào)警、活動(dòng)記錄、事件、歷史趨勢(shì)等進(jìn)行組態(tài)，是一個(gè)功能強(qiáng)大的工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品[2]，因此可以很方便地對(duì)下層設(shè)備進(jìn)行組態(tài)。在實(shí)際系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)，利用OPC技術(shù)把兩種工具有效的結(jié)合起來(lái)，使上層的VC程序通過(guò)RSView32間接地與下層PLC進(jìn)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(duì)象模型)和DCOM(分布式部件對(duì)象模型)技術(shù)所要求的功能制定的一個(gè)開(kāi)放和互用式的用戶界面標(biāo)準(zhǔn)，它保證了自動(dòng)化/控制應(yīng)用程序和區(qū)域系統(tǒng)/設(shè)備之間的互用。它以O(shè)LE/COM機(jī)制作為應(yīng)用程序級(jí)的通訊標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)化接口。定制接口效率高，通過(guò)該接口能夠發(fā)揮OPC服務(wù)器的最佳性能，采用C++語(yǔ)言的客戶一般采用定制接口方案;自動(dòng)化接口使解釋性語(yǔ)言和宏語(yǔ)言訪問(wèn)OPC服務(wù)器成為可能，采用VB等語(yǔ)言的客戶一般采用自動(dòng)化接口。
OPC 數(shù)據(jù)存取服務(wù)器由三類對(duì)象組成:服務(wù)器(Server)、組(Group)、數(shù)據(jù)項(xiàng)(Item)。服務(wù)器對(duì)象用于指出特定的OPC服務(wù)器應(yīng)用程序名，并作為組對(duì)象的容器;組對(duì)象存儲(chǔ)由若干Item組成的Group信息并邏輯組織數(shù)據(jù)項(xiàng);數(shù)據(jù)項(xiàng)對(duì)象()存儲(chǔ)具體的Item的定義、數(shù)據(jù)值、狀態(tài)值等信息，一個(gè) Item就代表一個(gè)具體的過(guò)程變量。OPC客戶應(yīng)用程序要獲取OPC服務(wù)器的數(shù)據(jù)，必須事先指定服務(wù)器應(yīng)用程序所在的計(jì)算機(jī)名(服務(wù)器應(yīng)用程序和客戶應(yīng)用程序不在同一臺(tái)PC上)、OPC數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)器名和該服務(wù)器提供的OPC項(xiàng)的定義。
建立OPC連接后，客戶應(yīng)用程序一般可以通過(guò)三種方式從OPC 服務(wù)器讀取數(shù)據(jù):使用同步接口IOPC- SyncIO，簡(jiǎn)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(dāng)數(shù)據(jù)有變化時(shí)，服務(wù)器自動(dòng)通知客戶;使用異步接口IOPCASyncIO2，可以直接與物理設(shè)備通訊，速度慢但數(shù)據(jù)精確度高。
3 RSView32作為OPC服務(wù)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(gè)OPC客戶和外部OPC服務(wù)器軟件通信，也可以作為一個(gè)OPC服務(wù)器和其它第三方支持OPC技術(shù)的軟件進(jìn)行連接。本文中RSView32作為服務(wù)器，VC應(yīng)用程序作為客戶端，采用C/S模式實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。
3.1 使RSView32作為OPC服務(wù)器[4]
用下列方法之一使RSView32作為OPC服務(wù)器:
(1) 選擇“啟動(dòng)”編輯器里“啟動(dòng)”頁(yè)上的“OPC/DDE服務(wù)器”復(fù)選框;
(2) 發(fā)出RTDataServerOn命令(從命令行或另一個(gè) RSView32組件里，使用RTDataServerOff命令可以取消此功能)，這將允許其它應(yīng)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(gè)RSView32組件里，使用RTDataWriteDisable命令可以取消此功能)，這允許從外部OPC應(yīng)用程序?qū)懭?，以改變RSView32的標(biāo)記值。
3.2 建立 OPC 客戶項(xiàng)目[4]
VC應(yīng)用程序要從RSView32取得數(shù)據(jù)，必須使用下列信息:
服務(wù)器:RSI.RSView32OPCTagServer;
類型:本機(jī)/遠(yuǎn)程;
服務(wù)器計(jì)算機(jī)名或地址:如果客戶和服務(wù)器在同一計(jì)算機(jī)上，這項(xiàng)可以是空白。
訪問(wèn)路徑:項(xiàng)目名;
更新速率:一個(gè)以秒為單位的速率;
條目:標(biāo)記名?？梢酝ㄟ^(guò)查看RSView32的標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)獲得。
4 VC應(yīng)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(kāi)發(fā)OPC客戶應(yīng)用程序，下面是程序?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵步驟。
4.1 包含OPC頭文件
開(kāi)發(fā)OPC客戶應(yīng)用程序，除了需要OPC接口外，還需要在程序中包含OPC標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)文件，可以從OPC基金會(huì)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(kù)
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(kù)，如果成功，函數(shù)返回值等于S_ OK。
4.3 連接opc服務(wù)器
OPC 客戶能夠連接到OPC服務(wù)器上，并建立OPC組和OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，這是OPC數(shù)據(jù)訪問(wèn)的基礎(chǔ)，如果沒(méi)有這個(gè)機(jī)制，數(shù)據(jù)訪問(wèn)的其它機(jī)能不可能實(shí)現(xiàn)[4]。連接 OPC服務(wù)器，OPC客戶需要事先指定計(jì)算機(jī)名(如果OPC服務(wù)器和OPC客戶不在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上)和OPC數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)器名 (RSI.RSView32OPCTagServer)。實(shí)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(wù)器和opc客戶不在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)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(wù)器和opc客戶在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)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(gè)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(guò)QueryInterface()方法請(qǐng)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(xiàng)
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(xiàng)。
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(xiàng)的詳細(xì)信息，客戶需要知道要進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)在RSView32標(biāo)簽數(shù)據(jù)庫(kù)中的名稱、數(shù)據(jù)類型及作為 OPC服務(wù)器的RSView32項(xiàng)目名稱。添加數(shù)據(jù)項(xiàng)之前，要用這些數(shù)據(jù)項(xiàng)信息對(duì)ItemArray結(jié)構(gòu)數(shù)組進(jìn)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(xiàng)后，OPC客戶(VC應(yīng)用程序)和OPC服務(wù)器(RSView32)就可以進(jìn)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(gè)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫操作，從而實(shí)現(xiàn)OPC客戶(VC應(yīng)用程序)和OPC服務(wù)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(gè)數(shù)據(jù)
pOPCSync->Write(WriteNumber,hServerWrite,WriteValue,&pErrors);
//寫WriteNumber個(gè)數(shù)據(jù)
4.7 釋放接口指針
在VC應(yīng)用程序停止運(yùn)行之前必須使用Release()方法刪除已創(chuàng)建的OPC對(duì)象并釋放內(nèi)存。
5 結(jié)束語(yǔ)
OPC技術(shù)規(guī)范把硬件供應(yīng)商和應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)者分離開(kāi)來(lái)，使得雙方的工作效率都有了很大提高。軟件開(kāi)發(fā)商無(wú)需了解硬件的實(shí)質(zhì)和操作過(guò)程，就能訪問(wèn)OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，尤其是開(kāi)發(fā)商在已使用了組態(tài)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的過(guò)程控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，用C++等高級(jí)語(yǔ)言開(kāi)發(fā)系統(tǒng)時(shí)，大大簡(jiǎn)化了過(guò)去從設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的復(fù)雜過(guò)程。在某鋁廠的自動(dòng)配料系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，應(yīng)用OPC技術(shù)方便地實(shí)現(xiàn)了VC應(yīng)用程序和RSView32的數(shù)據(jù)交換，間接地實(shí)現(xiàn)了VC應(yīng)用程序與PLC的通信，獲得了很好的結(jié)果。