【正文】 C設(shè)備A設(shè)備B設(shè)備C圖11 OPC技術(shù)出現(xiàn)之前應(yīng)用程序A應(yīng)用程序BOPC服務(wù)器設(shè)備AOPC服務(wù)器設(shè)備BOPC服務(wù)器設(shè)備COPC客戶端OPC客戶端圖12 OPC技術(shù)出現(xiàn)之后 OPC技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀OPC是OPC基金會(huì)組織制定的一套工業(yè)控制領(lǐng)域的開放式標(biāo)準(zhǔn)。而OPC出現(xiàn)之后的狀況則完全改變?nèi)鐖D12。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，儀表的智能化程度將越來越高。 COM。關(guān)鍵詞：Modbus通信協(xié)議；OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器；COM；智能儀表OPC Server Development of Intelligent Instrument based on the Modbus Communication ProtocolAbstract: OPC (OLE for Process Control) is a process control hardware and software based on Windows platform between the application program and the munication channel, it has bee a modern industrial automation and control standards, by the vast number of manufacturers and users to accept. The munication protocol of Modbus is monitoring system automation equipment, munications standards, the Modbus can be message transmission in Internet. With the Modbus technology and OPC technology development, as well as in the industrial field play an increasing role, based on the Modbus OPC data access server bees an important problem.This topic in the Modbus agreement and the OPC standard foundation, described in detail based on the munication protocol of Modbus OPC server principle and development process. Discusses the advantages of OPC technology。Modbus通信協(xié)議是監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的通信標(biāo)準(zhǔn)，可將Modbus報(bào)文信息傳輸于Internet中。隨著Modbus技術(shù)和OPC技術(shù)的發(fā)展，以及它們?cè)诠I(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮的作用日益增加，研究基于Modbus的OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器成為了一個(gè)重要課題。 OPC transmission for three methods synchronous access, asynchronous access, subscribe to realize the key technology in the process of server。 Intelligent instrument1 緒論 課題的選題背景及意義計(jì)算機(jī)在當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中發(fā)揮著日益不可替代的作用，工業(yè)控制領(lǐng)域中各種智能儀表都提供了和計(jì)算機(jī)的通信協(xié)議[1~3]。智能儀表和智能傳感器一般是用在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，這種儀表和傳感器內(nèi)部嵌入的有通信模塊和控制模塊，可以完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能。OPC采用客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)，基于COM和DCOM技術(shù)為軟硬件開發(fā)商提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的接口。它的本質(zhì)是采用了Microsoft公司的OLE/COM和DCOM技術(shù)，它包括自動(dòng)化應(yīng)用中使用的有一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)[9]。OPC規(guī)范以O(shè)LE/DCOM為基礎(chǔ)，而OLE/DCOM支持TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，所以可以將各個(gè)子系統(tǒng)分開，分布于網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上。同時(shí)由控制設(shè)備廠商和控制軟件供應(yīng)商提供的OPC產(chǎn)品也日益增加，目前已有600種以上的OPC服務(wù)器產(chǎn)品和OPC應(yīng)用程序產(chǎn)品出現(xiàn)在由OPC基金會(huì)發(fā)行的OPC產(chǎn)品目錄上，促成OPC成為工業(yè)控制過程國際標(biāo)準(zhǔn)的地位。 本課題主要研究?jī)?nèi)容本課題主要研究的是Modbus通信協(xié)議和OPC服務(wù)器的相關(guān)內(nèi)容。各章節(jié)主要內(nèi)容如下：第一章：介紹選題背景和意義以及OPC的發(fā)展現(xiàn)狀；第二章：Modbus通信協(xié)議的技術(shù)歷史和基本內(nèi)容；第三章：OPC服務(wù)器的技術(shù)規(guī)范和數(shù)據(jù)訪問方式；第四章：詳細(xì)論述基于Modbus的OPC服務(wù)器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)；第五章：服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)測(cè)試。 Modbus技術(shù)歷史Modbus是由Modicon公司在1978年發(fā)明的，它拉開了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的序幕，是一個(gè)跨時(shí)代、里程碑式的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，他是第一個(gè)真正永業(yè)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議，全球有超過800萬個(gè)安裝的節(jié)點(diǎn)，可見其普及的程度相當(dāng)高，已經(jīng)成為事實(shí)上的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。主站發(fā)送報(bào)文后，所有從站都會(huì)接收到報(bào)文，但只有主站發(fā)送的報(bào)文中包含尋址的從站才能執(zhí)行報(bào)文操作，接著將操作結(jié)果返回給主站，如果主站發(fā)送了錯(cuò)誤報(bào)文，從站會(huì)發(fā)送錯(cuò)誤報(bào)告返回給主站。在Modbus變量中可通過明確的“變成路徑”性能獲得，這種性能要求雙方按照通信協(xié)議直到連接終止。Modbus通信結(jié)構(gòu)如圖21:Modbus客戶機(jī)串行鏈路客戶機(jī)TCP網(wǎng)關(guān)Modbus客戶機(jī)TCPModbus服務(wù)器TCPModbus服務(wù)器TCPModbus客戶機(jī)TCP客戶機(jī)TCP網(wǎng)關(guān)Modbus客戶機(jī)串行鏈路Modbus客戶機(jī)串行鏈路Modbus串行鏈路Modbus TCP圖21 Modbus通信結(jié)構(gòu)圖 Modbus兼容分類Modbus采用兼容分類來避免與已有的系統(tǒng)發(fā)生沖突，它定義了0級(jí)和1級(jí)類，表示已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的應(yīng)用的交易模式，達(dá)到兼容舊系統(tǒng)的目的。讀線圈（功能01）讀離散量輸入（功能02）讀輸入寄存器（功能04）寫線圈（功能05）寫單個(gè)寄存器（功能06）讀異常狀態(tài)（功能07）2級(jí)是一組常規(guī)應(yīng)用于人機(jī)接口程序和監(jiān)控程序中的數(shù)據(jù)傳輸功能。Modbus TCP應(yīng)用數(shù)據(jù)單元MBAP報(bào)文頭功能碼數(shù)據(jù)協(xié)議數(shù)據(jù)單元圖22 Modbus報(bào)文格式3 OPC技術(shù)規(guī)范 OPC技術(shù)歷史早期的OPC規(guī)范是由5家工業(yè)軟件制造商組成的OPC小組在1995年開發(fā)的。與此同時(shí)歐洲也成立了自己的OPC基金會(huì)。OPC規(guī)范包含以下幾個(gè)方面：（1）OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范即數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)；（2）OPC報(bào)警與事件規(guī)范即報(bào)警和事件的標(biāo)準(zhǔn)；（3）OPC歷史數(shù)據(jù)存取規(guī)范即歷史數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)；（4）OPC批處理規(guī)范即批處理的標(biāo)準(zhǔn)；（5）OPC安全規(guī)范即安全性的標(biāo)準(zhǔn)；（6）OPC數(shù)據(jù)交換規(guī)范即服務(wù)器間數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)；（7）OPC_XML規(guī)范即過程數(shù)據(jù)的XML標(biāo)準(zhǔn)。COM的體系結(jié)構(gòu)有COM的核心、統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸、智能命名和持久存儲(chǔ)。接口是用于部件對(duì)象間作用的二進(jìn)制標(biāo)準(zhǔn)，每個(gè)接口都包含了一系列函數(shù)，這些函數(shù)規(guī)定實(shí)現(xiàn)接口的對(duì)象和用戶使用這些對(duì)象所遵循的協(xié)議，包含接口名、函數(shù)名、參數(shù)名及其類型?？蛻舳撕虲OM組件程序交換數(shù)據(jù)的實(shí)體是COM對(duì)象，它無需在乎組件模塊的名稱和位置，但要知道和自己交互的COM對(duì)象是哪個(gè)，客戶程序通過一個(gè)COM對(duì)象的全局標(biāo)識(shí)符來創(chuàng)建和初始化對(duì)象，并不直接訪問COM組件。圖31是接口的二進(jìn)制內(nèi)存結(jié)構(gòu)：對(duì)象實(shí)現(xiàn)虛函數(shù)表vtablepVtable指針接口pIXQueryinterfaceAddrefReleaseFxQueryinterfaceAddrefReleaseFx指針圖31 COM接口二進(jìn)制內(nèi)存結(jié)構(gòu)COM規(guī)范用128位全局唯一標(biāo)識(shí)符GUID來標(biāo)識(shí)COM對(duì)象和COM接口，標(biāo)識(shí)的COM對(duì)象為CLSID，標(biāo)識(shí)的COM接口為IID。小批量的數(shù)據(jù)訪問使用這個(gè)方法比較便捷，對(duì)于大批量的數(shù)據(jù)，就很占用OPC客戶端的時(shí)間。 異步數(shù)據(jù)訪問方法調(diào)用開始方法調(diào)用結(jié)束調(diào)用異步訪問方法等待狀態(tài)事件發(fā)生事件處理結(jié)果異步訪問完成事件通信空閑空閑OPC應(yīng)用程序時(shí)間時(shí)間OPC服務(wù)器處理調(diào)用圖33 異步數(shù)據(jù)訪問過程異步數(shù)據(jù)訪問過程如圖33所示，OPC服務(wù)器接收到OPC客戶端要求后，檢查了參數(shù)中的項(xiàng)的服務(wù)器句柄是否有效，然后將方法返回，OPC應(yīng)用程序進(jìn)行處理?；贛odbus的智能儀表OPC服務(wù)器可以實(shí)現(xiàn)向下和Modbus從設(shè)備的通信，向上可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)絆PC客戶端。OPC服務(wù)器接口接收到客戶端的請(qǐng)求后也必須利用管理模塊提供請(qǐng)求的OPC Item對(duì)應(yīng)的物理設(shè)備數(shù)據(jù)點(diǎn)的信息。通道由IP地址、IP端口和連接超時(shí)值組成。OPC項(xiàng)代表了到數(shù)據(jù)源的連接，相當(dāng)于一個(gè)指針，指向它所對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽，通過標(biāo)簽的信息完成連接。首先OPC服務(wù)器要在客戶