2022年OPC客户端程序的实现 .pdf

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1、28 计算机与信息技术 软件纵横 OPC 客户端程序的实现 宋洪俊 孙雅秀（山东科技大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266510）摘 要本文介绍了 OPC 技术的基本知识，给出了基于OPC 自动化接口的客户端程序开发的实现方法。实现了 Visual Basic编写的一个OPC 客户端程序与OPCMaster OPC Server 之间的数据交互。关键词OPC；COM；DCOM；OPC数据访问服务器 1 引言 计算机技术的飞速发展带动了工业自动化水平的提高，工控软件也取得了长足进步。在以前的控制系统中，由于供应商提供不同的硬件设备，为了实现与现场设备数据信息的交互，应用软件开发商需要开发不

2、同的驱动程序来连接这些不同的设备，但外接设备种类繁多，且产品在不断的升级，给用户和软件开发者带来了繁重的工作任务，一个专用的接口模块很难同时对不同设备进行访问，给系统维护带来了不便。硬件供应商曾尝试解决这些问题，但不同的客户有不同的需求，而且数据传输时采用不同的协议，因此一直没有完整的解决方案。OPC 技术的出现很好地解决了上述问题，它提供了一套标准的数据访问机制，在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的“规范”，只要硬件开发商提供实现OPC 接口的服务器，任何支持 OPC 接口的客户程序均可采用统一的方式对不同硬件厂商提供的设备数据进行存取；除此之外，系统应用软件之间也可以灵活地进行信息

3、交互。2 OPC 技术概述 2.1 OPC 基本概念 OPC（OLE for Process Control），即把 OLE 应用于工业控制领域，是一个工业标准，它的出现为基于Windows 的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。基于微软的OLE（现在的 Active X）、COM（部件对象模型）和DCOM（分布式部件对象模型）技术，OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。COM（Component Object Model组 件 对 象 模 型）是Microsoft创建并已取得广泛认可的一种组件标准，是所有OLE 机制的基础。在 OPC 技术中使用的是OL

4、E2 技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象；COM 是一种为了实现与编程语言无关的对象而制定的标准，该标准将Windows 下的对象定义为独立单元，可以不受程序限制地访问这些单元。这种标准可以使两个应用程序通过对象化接口进行通讯，无需知道对方是怎样创建的；例如，用户可以使用 C+语言创建一个Windows 对象，它支持一个接口，通过该接口，用户可以访问该对象提供的各种功能，用户可以使用 C、Visual Basic、Pascal、Smalltalk 或其它语言编写对象访问程序。DCOM（Microsoft Distributed Component Object Model）是

5、 COM这个组件技术的无缝升级，它支持不同的两台机器上的组件间的通信，而且不论它们是运行在局域网、广域网、还是Internet上，DCOM 将屏蔽底层网络协议的细节，只需要集中精力于应用，DCOM 使得组件的位置对客户来说完全透明，无论它是位于客户的同一进程中或是在地球的另一端。在任何情况下，客户 连 接 组 件 和 调 用 组 件 的 方 法 的 方 式 都 是 一 样 的。DCOM 不仅无需改变源码，而且无需重新编译程序。一个 简 单 的 再 配 置 动 作 就 改 变 了 组 件 之 间 相 互 连 接 的 方式。使用DCOM，应用程序可以在位置上达到分布性，从而满足客户和应用的需求。通

6、过DCOM 技术和 OPC 标准，完全可以创建一个开放的、可互操作的控制系统软件。2.2 OPC 体系结构 OPC 体系结构是服务器客户端模式，具有良好的稳定性和扩展性，促进了代码的重用和基于组件的开发应用。OPC 服务器是数据源，它提供与设备通讯的数据，数据源可以是 PLC，DCS，条形码读取器等控制设备。随控制系统构成的不同，作为数据源的OPC 服务器即可以是和OPC 应用程序在同一台计算机上运行的本地OPC 服务器，也可以是在另外的计算机上运行的远程OPC 服务器。OPC 服务器采用的是以 EXE 方式实现的COM 组件，实际上就是一个典型的进名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理

7、-第 1 页，共 4 页 -软件纵横 计算机与信息技术 29程外 COM 组件，只不过 OPC 服务器的接口是有OPC 标准组织规定的标准接口。OPC 客户端是数据的使用者，他们在应用中使用数据，但不需要了解数据的来源，可以是由VC、VB、Delphi 等常用语言编写的应用程序。OPC 服务器通常支持两种类型的访问接口，它们分别为不同的编程语言环境提供访问机制，参见图。这两种接口是：自动化接口（Automation interface）；自定义接口（Custom interface）。自动化接口通常是为基于脚本编程语言而定义的标准接口，可以使用Visual Basic、Delphi、Power

8、Builder等编程语言开发OPC 服务器的客户应用，客户程序可以很容易地应用接口，而无需了解接口的详细内部机理；可以运用事件触发机制；可以生成一个通用的动态链接库或控件供所有客户端应用程序使用；程序的速度和效率上存在不足。而自定义接口是专门为C+等高级编程语言而制定的标准接口，OPC 项目没有对外的接口定义，所有对 OPC 项目的访问需经由包含或者定义它的OPC 组别来完成，也即OPC 客户程序不允许将OPC 项目作为一个类来访问，需要用到较深的COM/DCOM知识，开发难度大，但数据访问效率高、速度快，往往能发挥OPC 服务器的最佳性能。图 1 OPC 体系结构 如图所示的OPC 数据访问

9、服务器（OPC DA）从逻辑上分为：服务器（Server）、组（Group）、数据项（Item），服务器对象用于提供服务器所在的机器名、指出特定的OPC 服务器应用程序名及支持的接口，来维护相关服务器信息，并作为组对象的容器；组对象拥有本组的所有信息，存储由若干 Item 组成的 Group 信息并逻辑组织数据项；数据项对象表示服务器中连接的数据源，存储具体的Item 的定义、数据值、状态值等信息，一个Item 就代表一个具体的过程变量，不是标准的 COM 对象，它不提供接口。图 2 OPC DA 关系图 3 OPC 客户端程序的开发 3.1 应用 OPC 组件 引用 OPCDAAuoto.D

10、LL，在如图所示的引用对话框中，将 OPC Automation 2.0 加入，这样就可以在对象浏览器中看到 OPC 的各种属性和方法，然后开始定义全局变量。为了使对象能够相应并处理事件，必须将objTestGroup 和 objServer的声明中加上“WithEvents”语句。3.2 连接 OPC 服务器和建立OPC 组、OPC 项 对服务器进行访问前，必须先在 OPC 组里添加要访问的OPC 标签。OPC 客户端程序要按照用户指定的标签或者从组态文件里读取需要添加的OPC 标签。Sub Connect（strProgID As String，Optional strNode As OP

11、C 服务器OPC 组对象OPC 组对象数据项数据项数据项数据项OPC 自动化接口C+应用程序OPC 自定义接口OPC 服务器（本 地或远程）VB 应用程序Delphi 应用程序PowerBuilder 应用程序逻辑接口物理设备名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 2 页，共 4 页 -30 计算机与信息技术 软件纵横 String）If objServer Is Nothing Then 建立一个 OPC 服务器对象 Set objServer=New OPCServer End If If objServer.ServerState=OPCDisconnected Then 连接

12、 OPC 服务器 objServer.Connect strProgID，strNode End If If objGroups Is Nothing Then 建立一个 OPC 组集合 Set objGroups=objServer.OPCGroups End If If objTestGroup Is Nothing Then 添加一个 OPC 组 Set objTestGroup=objGroups.Add（Group）End If 建立OPC 项集合 Set objItems=objTestGroup.OPCItems 生成从 TAG1 到 TAG4 的项标识符 For j=1 To

13、4 strIIDs（j）=Server.Group.TAG&j CHandles（j）=j Next 添加 OPC 项 Call objItems.AddItems（4，strIIDs，CHandles，SHandles，Errs）End Sub 图 3 引用对话框 3.3 数据读取 OPC 协议中提供了三种数据访问机制，同步读写、异步读写和订阅。（1）同步读写：是一种简单而又相当有效的方法，不考虑最大效率，在执行读写命令时，客户端一直处于等待状态，直到读取完成。在客户数目较少且读取数据较少时，采用这种方式。要实现同步读写，只需在添加完OPC 项以后执行以下代码即可。objTestGroup.

14、SyncRead nS，8，SHandles，vtItemValues，Errs For j=1 To 4 MsgBox vtItemValues（j）读取的数可以灵活确定。Next j（2）异步读写：该方式实现较为复杂，在发出读写命令后，客户端程序返回继续执行后面的程序，当读写完成后，由 OPC 服务器调用回调函数将结果返回。在客户端较多或数据量较大时采用，读写效率很高。它把对CPU 和网络资源的使用减少到最小，同时异步可以对数量较大的数据进行操作。（3）订阅：订阅只能读取OPC 服务器的数据而不能向OPC 服务器写数据。OPC 客户端不必向OPC 服务器发送请求，当订阅的数据项发生变化时，

15、服务器会自动通知客户端。3.4 断开 OPC 服务器 OPC 客户应用程序连接上OPC 服务器以后要占用服务器资源，退出 OPC 客户端应用程序时，OPC 服务器并不知道OPC 客户应用程序的退出。如果不断开连接，那么 OPC 服务器使用的计算机资源就永远不会被释放。这样的情况反复发生，就可能会使连续运转的自动控制系统因计算机资源渐渐枯竭而发生严重问题，解决的办法就是显式地把它设置为“Nothing”。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 3 页，共 4 页 -软件纵横 计算机与信息技术 314 结论 OPC 技术规范正成为工控系统普遍采用的工业标准，它的应用使应用软件与不同厂商的

16、硬件之间建立了统一的接口，为不同控制系统间及用户与系统间提供了灵活开放的数据访问通道，并把软硬件开发分离，软件开发人员在不需要深入了解硬件原理，只要符合 OPC Server 规范，OPC 客户都可与 OPC 数据服务器进行数据交互。参考文献 1 李正，徐皑冬，石刚OPC 技术及组态软件在远程监控和维护中的应用J 仪表技术与传感器，2006，5 2 范逸之.Visual Basic与分布监控系统-RS232/485 串行通信 M.清华大学出版社，2002 3 王德康，苏宏业.基于OPC 技术的先进控制软件设计与研究.化工自动化及仪表，2000，27（4）：27-30 收稿日期：1 月 11 日

17、 修改日期：3 月 19 日 基金项目：国家“863”重点高技术研究发展计划项目“数字化采矿关键技术与软件开发”（2009AA062700）作者简介：宋洪俊（1981-），女，硕士研究生，山东科技大学，研究方向为分布式系统理论与算法；孙雅秀（1983-），女，硕士研究生，山东科技大学，研究方向为图形图像处理。（上接第27 页）在以上的各个试验中，算法均取得了比较理想的效果。特别是针对图像的几何攻击相较于其它算法有较强的鲁棒性。5 结束语 本文提出了一种基于LSB 和 MSB 的双重水印算法，嵌入 LSB 的水印信息作为易碎水印，检测宿主图像是否遭到篡改或攻击，从 MSB 提取的水印用作版权保护

18、。从试验结果看，算法对JPEG 压缩、椒盐噪声、高斯噪声特别是对各种几何攻击具有较强的鲁棒性。在仿射变换的试验中，水印的提取过程甚至不用对图像做任何处理就能得到较好的效果，究其原因是因为宿主图像像素的相关性，我们总是认为相邻图像的像素变化不会很大，即图像的大部分地方都是平滑的。在提取过程中即便有较小的错位，对结果的影响也不大。我们也做了试验，算法对比较平滑的图像有较好的效果，对像素值跳跃较大的图像来说欠佳，比如说纯粹的噪声图像。参考文献 1 刘连山，李人厚等.基于DWT的彩色图像绿色分量数字水印方案J.通信学报，2005，26（7），62-67 2 HUANG J W，SHI Y Q.Embe

19、dding gray level imageJ.IEEE International Symposium on Circuits and Systems，Sydney.2001.239-242 3 BARNI M，BARTOLINI F，PIVA A.Multichannel watermarking of color imagesJ.IEEE Transactioins on Circuits and Systems for Video Technology，2002，12（3）：142-156 4 黄继武 YunQ.SHI 程卫东 DCT域图像水印：嵌入对策和算法 J 电子学报 2000

20、vol.28 No.4 pp.5760 5 刘九芬，黄达人，黄继武.图像水印抗几何攻击研究综述 J.电子与信息学报，2004，26（9）：1495-1503 6 Scott Craver，Nasir Memon，Boon-Lock Yeo.Resolving rightful ownerships with invisible watermarking techniques：limitations，attack，and implications.IEEE journal on selected areas in communication，1998.5，16（4）：573586 7 Christine I.Podilchuk，Wenjun Zeng，Digital Image Watermarking using Visual Models.In：Proceeding of SPIE on Human Vision and Electronic Imaging，San Jose，1997，3016：100111 收稿日期：2 月 4 日 修改日期：3 月 29 日 作者简介：黄玉梅（1982-），女，助教，研究方向：小波分析，图像处理。名师资料总结-精品资料欢迎下载-名师精心整理-第 4 页，共 4 页 -