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一、OPC通信 OPC——OLE for Process Contrl，微軟公司對象鏈接和嵌入技術在過程控制方面的應用，是一系列接口、方法和屬性的標準集。它基于OLE、COM、DCOM技術、XML，采用客戶端/服務器（Client/Server）結構，將通訊協(xié)議與設備/應用隔離的技術。微軟的OLE、COM定義了各種不同的軟件如何交互使用和分享數(shù)據(jù)，從而使得OPC能夠提供通用的接口規(guī)范，用于各種過程控制設備之間的通訊，不論過程中采用何種應用軟件和硬件設備。 OLE——Object Linking & Embeding，對象鏈接與嵌入，也就是現(xiàn)在的微軟的ActiveX。
現(xiàn)在市場上的數(shù)據(jù)源有很多種形式：PLC、DCS、數(shù)據(jù)庫、Scale 、RTU等等。數(shù)據(jù)也可以通過多種媒介傳輸，如以太網(wǎng)、無限通訊、串口通訊等。過程應用所依賴的操作系統(tǒng)也可以不同：Unix、Windows。 過去，設備供應商提供自己的驅動程序來獲取數(shù)據(jù)。但這樣以來，供應商就以一種專權享有的方式儲存下來。當用戶每次需要對系統(tǒng)進行改進或擴張時，用戶就必須和同一家設備供應商聯(lián)系。從另一個角度來看，在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中，智能設備之間及智能設備與控制系統(tǒng)軟件之間的信息共享是通過驅動程序來實現(xiàn)的。不同廠家的設備使用不同的驅動程序，致使工業(yè)控制軟件中包含越來越多的底層通訊模塊。另外，由于相對特定應用的驅動程序一般不支持硬件特點的變化，這樣，使得工業(yè)控制軟、硬件的的升級和維護都極為不便。還有，在同一個時刻，兩個客戶應用一般不能對同一個設備進行讀寫，因為他們擁有不同的、相互獨立的驅動程序。同時對同一個設備進行操作，可能會導致沖突甚至系統(tǒng)崩潰。 OPC技術的出現(xiàn)很好的解決了這些問題。OPC技術的出現(xiàn)解決了這種客戶相對被動的局面，因為它是一種技術平臺。不論客戶端是誰，不論客戶端使用哪種工程控制軟件，只要它理解OPC語言，都可以順暢無阻的從設備中取得數(shù)據(jù)。 作為有20年基礎的強大技術平臺，OPC擁有一整套包括接口、屬性和方法的標準集。從而提供給用戶用于過程控制和工業(yè)自動化應用。舉個例子來說明，在一個龐大的數(shù)據(jù)共享網(wǎng)絡中，OPC扮演什么樣的角色。一個跨國公司中有來自各個國家的人，說不同的母語，但他們卻能很好的交流，這就是英語作為交流平臺的作用。同樣，OPC就扮演這樣一個數(shù)據(jù)傳譯器的作用。
1.傳統(tǒng)技術與OPC技術 1.1傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)結構 傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)是一對一的系統(tǒng)，任何一種HMI等上位監(jiān)控軟件或其它應用軟件，在使用某種硬件設備時都需要開發(fā)專用的驅動程序。
系統(tǒng)構建完成后的最終結果是： ? 1種軟件要使用N類硬件設備需要開發(fā)N個驅動程序； ? M類軟件要使用N類硬件設備需要開發(fā)M*N個驅動程序； ? 每增加1個新的應用軟件需要另外開發(fā)N個硬件設備的驅動程序； ? 每增加1個新的硬件設備需要為M個軟件開發(fā)新的設備驅動程序。 在上圖所示的例子中，針對4種控制設備所完成的3個應用系統(tǒng)一共需要開發(fā)3*4=12種驅動程序。新增應用軟件或者硬件設備帶來的只會是驅動程序種類的迅速增長。
1.2基于OPC技術的過程控制系統(tǒng)結構 基于OPC技術的過程控制系統(tǒng)則可以完美地解決傳統(tǒng)方式種的上述問題。
任何一種設備只需要提供一種驅動就可以供任何軟件系統(tǒng)使用，系統(tǒng)構建完成后的最終結果是： ? M類軟件要使用N類硬件設備只需要開發(fā)N個驅動。 ? 每增加1個新的應用軟件不需要另外開發(fā)硬件設備的驅動程序； ? 每增加1個新的硬件設備只需要為開發(fā)1個新設備的驅動程序； 在上圖所示的例子中，針對4種控制設備所完成的3個應用系統(tǒng)一共僅需要開發(fā)4種驅動程序。新增應用軟件或者硬件設備可以輕松的擴展您的系統(tǒng)。
二、應用案例介紹 某項目三個不同的數(shù)據(jù)源：PLC、震動觀測系統(tǒng)、計算引擎 傳送數(shù)據(jù)到三個不同的應用程序。 基本要求：硬件工作負荷最小化、軟件應用成本最小化、軟件購置成本最小化。 沒有OPC技術的傳統(tǒng)解決方案： 讓每一個控制應用程序和通過中間特制驅動或接口（如RDI）從不同數(shù)據(jù)源中提取所需數(shù)據(jù)。舉例來說，Wonderware公司的InTouch人機界面是用于可視化工業(yè)過程控制的軟件，它需要一個IO驅動，用安全通訊協(xié)議TSAA交流；另一個驅動通過Modbus通訊協(xié)議從BNC振動源中讀取數(shù)據(jù)；還需要一個驅動和Excell電子表格動態(tài)交換。這樣以來，每一個應用程序和每一個數(shù)據(jù)出處都需要一個中間驅動或者接口。一共需要9個這樣的接口才能滿足客戶要求，財力、人力耗費較大。當以后需要更多的數(shù)據(jù)源或更多的應用程序時，將更為麻煩。從技術角度說，如果兩個應用程序恰好對同一個設備進行了訪問或操作，它們相互獨立的驅動程序可能會引起訪問上的沖突，從而導致系統(tǒng)出問題。此方案保守估計：10天 5萬美元。
應用OPC技術的解決方案： 提供3個OPC服務器，分別給Triconex PLC，BNC振動源和Excell電子表格。這些服務器是Matrikon公司已經(jīng)開發(fā)好的，針對不同協(xié)議的數(shù)據(jù)接口，不需要投入開發(fā)費用、時間。作為客戶端的三個應用軟件業(yè)都是支持OPC接口的。這樣以來，OPC服務器和應用軟件之間實行OPC實時數(shù)據(jù)通訊。當OPC服務器接收到來自3個不同應用程序對同一個數(shù)據(jù)點的訪問要求時，數(shù)據(jù)源只需傳輸該數(shù)據(jù)一次到相應的OPC服務器便可滿足應用軟件的要求。相比原來的數(shù)據(jù)傳輸量來說，OPC技術大大減少了對數(shù)據(jù)源也就是硬件設備的負擔，從而延長了它們的壽命。此方案：2天，1萬美元 快：因為應用OPC服務器即用即拿，即插即用。?。阂驗殚_發(fā)的人力物力已經(jīng)完成，所需OPC服務器數(shù)量不會太多。 這個案例中，所有的OPC服務器可以安裝在一臺PC機上進行操作，彼此互相獨立。且OPC服務器并不占用處理器的很多時間和容量。但霍尼韋爾的PHD數(shù)據(jù)庫必須單獨安裝在另外一臺PC機上，這是因為霍尼韋爾要求在安裝它的數(shù)據(jù)庫的機器上不要安裝其他的服務器和軟件。 OPC技術的廣泛應用還在于它非常好的延展性。比如說，隨著客戶業(yè)務量的增大，客戶希望擴大系統(tǒng)規(guī)模，那么客戶所需要做的就是將原有的硬件設置不斷復制。雖然連接的硬件設備可能不同，但是從硬件設計的角度講，客戶已經(jīng)節(jié)省了很多時間和成本。
三、OPC服務器 在OPC結構中，OPC服務器扮演十分重要的角色，其所兼容的設備分類有： -硬件設備：DCS，PLC，掃描儀，電子設備… -應用軟件：HMI，歷史數(shù)據(jù)庫，震動檢測器… -通訊協(xié)議：DDE，Modbus，ODBC，GenCS… -操作系統(tǒng)：Windows，UNIX，VMS，Macintosh，嵌入式OS… 即OPC服務器可以從上面任何一種形式的數(shù)據(jù)產(chǎn)生實體中讀取數(shù)據(jù)。這個實體可以是霍尼韋爾PHD的Application，也可以是Modbus的通訊協(xié)議，還可以是一種PLC，也就是一種Device（硬件設備），或者是一種Platform.
常用的OPC服務器 1. Matrikon公司的OPCServer Simulator
簡單，單文件注冊后，各種數(shù)據(jù)類型，各種點類型（只讀點，只寫點，讀寫點）都有了，更好的一點是，如果想做大規(guī)模的測試，10萬點，那么只需要在它的Random下添加任意名稱即可，OPCServer會自動給你建出對應的測點，還是隨機數(shù)變化。 1.1配置時的幾個關鍵概念 Alias Group(Group) ——對Items的分類管理，自定義的。類似于Java中的包。 Alias (Item) ——一個Item代表與服務器進行通信的PLC或其它硬件設備上的一個地址。與Kepware中的一樣。 配置順序如下（在Alias Configuration下）： New AliasGroup/Alias --> Inset Alias
2.Kepware公司的OPCServer 一個商業(yè)軟件，需要花費金錢購買License的，但Kepware公司的OPCServer需要花錢的不是OPCServer本身，而是采集驅動。不過Kepware公司的OPCServer提供了不花錢的仿真驅動，用來測試上非常好的。 缺點就是太龐大，不簡單，學習成本較高。但為了能滿足OPC這類產(chǎn)品的各種測試，它真的是最佳選擇?？梢匀ニ墓俜骄W(wǎng)站下載。 2.1配置時的幾個關鍵概念 Chanel——通道是一個從PC到一個或多個外部設備之間的傳播媒介。一個通道可以用來代表一個串行端口（一個安裝在個人電腦上的卡或是以太網(wǎng)接口）。 Device——設備代表了與服務器進行通信的PLC或其他硬件。它受限于Channel所選擇的設備驅動程序（Device driver）。 Group——對tags的分類管理，自定義的。類似于Java中的包。 Tag——一個Tag代表與服務器進行通信的PLC或其它硬件設備上的一個地址。服務器允許動態(tài)標簽（客戶端自定義創(chuàng)建）和用戶定義的靜態(tài)標簽（服務端管理人員創(chuàng)建的標簽）。動態(tài)標簽是直接進入了OPC客戶端和指定設備存取數(shù)據(jù)。靜態(tài)標簽在服務器被創(chuàng)建的且支持標簽擴展，他們可以從OPC客戶瀏覽,支持標簽瀏覽。 配置順序如下： New Channel -->New Device --> New Group/Tag --> New Tag
四、OPC客戶端 OPC客戶端同樣扮演重要的角色，是用來從OPC服務器獲取數(shù)據(jù)的軟件程序 單向地向OPC服務器發(fā)出請求，服務器響應。 對OPC而言，最簡單的應用：人機界面HMI可以看作是連接到OPC服務器的客戶端應用。
常用的OPC客戶端 1 Matrikon公司的OPCClient 標準，穩(wěn)定，單文件，通訊過程的信息還比較豐富。缺點就是大了點，2M多。 2 Kepware公司的OPCClient 功能很強大，標準，穩(wěn)定，日志信息很豐富，最推薦的功能是支持對OPCServer中點名的條件過濾，支持點表的導入導出，支持自動導入OPCServer的所有點，根據(jù)點表識別好點壞點，按照列排序，用它可以彌補很多國產(chǎn)組態(tài)軟件不能在線遍歷OPCServer點表的功能、不能過濾OPCServer點的功能、不能識別OPCServer中好點壞點的功能等。缺點就是非單文件。
工作原理：
詳細原理圖：
OPC Client和OPC Server配置的安全策略下表是對 OPC Client 和 OPC Server 所在操作系統(tǒng)之間的安全策略的配置對應說明：
五. Java實現(xiàn)OPC客戶端 有兩種開源包，分別是JeasyOpc和utgard（Openscada），他們的區(qū)別如下：
經(jīng)對比分析，我們采用Utgard（Openscada）開源技術，Openscada可以很好的實現(xiàn)與OPC服務器的鏈接及讀寫數(shù)據(jù)等功能，還可以隨時獲取和修改OPC的Server和Item的屬性狀態(tài)信息。所以它能夠很好的滿足我們的需求，建議使用Openscada。 5.1 Openscada鏈接配置方法 OPC數(shù)據(jù)存取服務器由三個對象組成：服務器對象(Server)、組對象(Group)和項對象(Item)。 按說明配置好OPC Server 與 OPC Client 所在電腦的組件服務配置和防火墻設置（windows7直接關閉就行了）注意一定要把本機希望鏈接OPC服務的用戶或用戶組添加到DCOM配置列表中，否則鏈接會失敗。 如果其他都配置好了，運行程序還是連接不上的話，首先常看防火墻是否配置（或關閉）。 OPC對象——服務器（OPC Server）、組（OPC Group）、項（OPC Item）。 Openscada開源項目： ConnectionInformation中： Host——本地主機/網(wǎng)絡主機IP （示例：localhost（默認）、127.0.0.1） Domain——域（默認為localhost） User——用戶名 Password——用戶登錄密碼 Clsid——應用在注冊表中相對應的CLSID值 Grogid——應用在注冊表中對應的程序名稱 【Clsid 和 Grogid 作用相同，只要設置一個就可以了，如果兩個都設置了，程序會優(yōu)先選擇Clsid。我們建議使用Clsid，因為使用Grogid時，Openscada的內部處理還是會通過JISystem.getClsidFromProgId( progId )方法將其轉換為Clsid，并且還需要進行服務器上用戶的權限的高級配置才可以使用。查找Clsid和Grogid的方法：打開注冊表（regedit）—》在HKEY_CLASSES_ROOT下找到相應的OPC服務器名稱，該名稱就是Grogid，在其目錄下的CLSID的值（右邊區(qū)域）就是Clsid】 5.2 Openscada遠程鏈接時常見的問題及解決方法 （1）org.jinterop.dcom.common.JIException: Message not found for errorCode:0xC0000034 原因：未啟動RemoteRegistry和Windows Management Instrumentation服務。 解決方法：打開控制面板，點擊【管理工具】—>>【服務】，啟動RemoteRegistry和Windows ManagementInstrumentation服務。
（2）org.jinterop.dcom.common.JIException:Access is denied, please check whether the [domain-username-password] arecorrect. Also, if not already done please check the GETTING STARTED and FAQsections in readme.htm. They provide information on how to correctly configurethe Windows machine for DCOM access, so as to avoid such exceptions. [0x00000005] 原因：首先檢查錯誤提示的配置信息是否有誤，如果都正確，則原因可能是你訪問的當前用戶沒有該訪問權限。 解決方法： 1、打開注冊列表， 選擇HKEY_CLASSES_ROOT\CLSID\{76A64158-CB41-11D1-8B02-00600806D9B6} 2、右鍵點擊[權限]>>【高級】>>[所有者]>>添加opc用戶到權限項目中，點擊應用，確定。
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