【正文】 針傳給對象 可連接對象調用接收器的接口成員 IUnknown 滁州學院本科畢業(yè)設計 15 OPC 對象和接口 OPC 對象是 OPC 服務器程序與客戶程序進行交互的部分 ， 需要與數(shù)據存儲區(qū)和硬件驅動部分相聯(lián)系 ， 以便獲取數(shù)據區(qū)中的數(shù)據或直接訪問硬件設備。這樣的結構常常不能滿足實際的要求，組件對象也要主動的與客戶進行通 信 ，所以這就要求對 象能夠提供出接口。 IDataObject 接口它用于處理數(shù)據變化通報 ， 因而只實現(xiàn)了 IDataObject的 DAdvise 方法和 DUnadvise 方法。 服務器與客戶端傳送機制 OPC 規(guī)范發(fā)展到目前為止，針對服務器與客戶端的數(shù)據傳送共提出了兩種方法，分別是異步數(shù)據通報和連接點方式。品質是 OPC 數(shù)據必要的選項 ， 服務器用品質來表示數(shù)據不可靠或壞的。同步讀寫函數(shù)獨立于數(shù)據連接通知。 服務器組和項屬性實現(xiàn) 每個組有兩個 I/O 接口 ： 同步和異步接口。 首 先通過繼承 IUnknown 類派生出 OPCServer， OPCGroup 和 OPCItem 3個類 ， 分別對應 OPC 服務器對象 ， 組對象和項對象 ， 并重載 IUnknown 類中的接口查詢和引用計數(shù)函數(shù)。首先 OPC 服務器要在客戶端需要的時候提供本地連接，以便于客戶端需要連接 OPC 服務器的時候， OPC 服務器能夠被找到，能夠給客戶端提供必要的接口。通道 由 IP 地址、 IP 端口和連接超時值組成。 基于 Modbus 的智能儀表 OPC 服務器可以實現(xiàn)向下和 Modbus 從設備的通信，向上可以將實時數(shù)據傳輸?shù)?OPC 客戶端。小批量 的數(shù)據訪問使用這個方法比較便捷，對于大批量的數(shù)據，就很占用 OPC 客戶端的時間?？蛻舳撕?COM 組件程序交換數(shù)據的實體是 COM 對象，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對象 是 哪個，客戶程序通過一個 COM對象的全局標識符來創(chuàng)建和初始化對象，并不直接訪問 COM 組件。 COM 的體系結構有 COM 的核心、統(tǒng)一數(shù)據傳輸、智能命名和持久存儲。與此同時歐洲也成立了自己的 OPC 基金會。 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） Modbus客戶機串行鏈路 客戶機TCP 網關 Modbus客戶機TCP Modbus服務器TCP Modbus服務器TCP Modbus客戶機TCP 客戶機TCP 網關 Modbus 客戶機串行鏈路 Modbus 客戶機串行鏈路 Modbus 串行鏈路 Modbus TCP 滁州學院本科畢業(yè)設計 6 寫單個寄存器（功能 06） 讀異常狀態(tài)（功能 07） 2 級是一組常規(guī)應用于 人機接口程序 和監(jiān)控程序中的數(shù)據傳輸功能。 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 技術歷 史 Modbus 是由 Modicon 公司在 1978 年發(fā)明的，它拉開了工業(yè)網絡的序幕，是一個跨時代、里程碑式 的網絡協(xié)議，他是第一個真正永業(yè)工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議，全球有超過 800 萬個安裝的節(jié)點，可見其普及的程度相當高，已經成為事實上的協(xié)議標準。 本課題 主要研究內容 本課題 主要研究的是 Modbus 通信協(xié)議和 OPC 服務器的相關內容。 OPC規(guī)范以OLE/DCOM為基礎，而 OLE/DCOM支持 TCP/IP等網絡協(xié)議，所以可以將各個子系統(tǒng)分開，分布于網絡的不同節(jié)點上。 OPC 采用客戶機 服務器結構，基于 COM 和 DCOM 技術為軟硬件開發(fā)商提供了一套標準的接口。 Intelligent instrument 滁州學院本科畢業(yè)設計 2 1 緒論 課題的選題背景及意義 計算機在當今工業(yè)自動化控制領域中發(fā)揮著日益不可替代的作用，工業(yè)控制領域中各種智能儀表都提供了和計算機的通信協(xié)議 [1~3]。隨著 Modbus 技術和OPC 技術的發(fā)展，以及它們在工業(yè)領域中發(fā)揮的作用日益增加， 研究 基于 Modbus 的 OPC 數(shù)據訪問服務器成為了一個重要課題。 關鍵詞 ： Modbus 通信協(xié)議 ； OPC 數(shù)據服務器 ； COM； 智能儀表 OPC Server Development of Intelligent Instrument based on the Modbus Communication Protocol Abstract: 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 Inter. 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。隨著科學技術的進一步發(fā)展，儀表的智能化程度將越來越高。 圖 11 OPC 技術出現(xiàn)之前 圖 12 OPC 技術出現(xiàn)之 后 應用程序 A 應用程序 B 驅動器 A 驅動器 B 驅動器 C 設備 A 設備 B 設備 C 應用程序 A 應用程序 B OPC 服務器 設備 A OPC 服務器 設備 B OPC 服務器 設備 C OPC 客戶端 OPC 客戶端 滁州學院本科畢業(yè)設計 3 OPC 技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀 OPC是 OPC基金會組織制定的一套工業(yè)控制領域的開放式標準。 國外 OPC發(fā)展迅速，應用也很廣泛，眾多的廠家研發(fā)生產了種類眾多的 OPC產品， OPC基金會從成立開始會員逐年增加，到目前為止在全球范圍內已有 300多家公司加入了這個國際標準組織 。研究重點是基于 Modbus 的 OPC 服務器的設計和實現(xiàn)。它主要針對單主站和多從站之間的通信規(guī)則作出約定，規(guī)定數(shù)據傳輸以幀為單位，將報文作為一幀數(shù)據，報文是由發(fā)送數(shù)據、發(fā)送地址、控制信息、校驗信息按一定格式組成的數(shù)據單元。 滁州學院本科畢業(yè)設計 5 Modbus 地址參數(shù)表及通信結構 Modbus 數(shù)據模型的基礎是一系列區(qū)別不同類型參數(shù)的地址參數(shù)表，主要由以下四個參數(shù)表： 開關量型輸入：來自 I/O 系統(tǒng)的只讀型 1 位布爾型數(shù)據，地址范圍 100011FFFF； 開關量型輸出：應用程序控制變化的可讀可寫型布爾型數(shù)據，地址范圍 000010FFFF； 輸入寄存器：來自 I/O 系統(tǒng)的只讀型 16 位數(shù)據，地址范圍 300013FFFF； 輸出寄存器：由應用程序控制變化的可讀可寫型 16 位數(shù)據，地址范圍 400014FFFF。 Modbus 報文格式如圖 22 所示。在設計 OPC 服務器或者相應程序時要按照規(guī)范去操作，以保證設備和程序的相互兼容性。 COM 本身預定義了一套通用接口，用來建立基于客戶服務器結構的 COM 應用。客戶只要獲得了指針就可以調用到對象的實際功能。 Read 同步數(shù)據讀取可以從數(shù)據緩沖區(qū)讀取或者硬件設備直接讀取，從數(shù)據緩沖區(qū)讀取數(shù)據時受組和項狀態(tài)的影響， Write 同步寫操作是直接向設備寫數(shù)據。管理模塊主要處理通道的定義、標簽組、標簽和邏輯設備的定義、物理設備向通道和邏輯設備的映射、物理設備數(shù)據點與 OPC Item 的映射關系等方面的設備和數(shù)據點的管理功能。 數(shù)據點映射模塊將設備數(shù)據點直接映射為管理模塊的標簽，而標簽包含有的信息有：設備數(shù)據點具體的地址、儲存區(qū)類型、數(shù)據類型和讀取權限。 管理模塊 數(shù)據點映射模塊 模擬變量變換模塊 Modbus 從設備映射模塊 數(shù)據點在線監(jiān)視模塊 通道定義模塊 滁州學院本科畢業(yè)設計 12 下面是 OPC 服務器的幾個基本概念： （ 1） 設 備：指連接到 OPC 服務器的 硬件設施（如 PLC），對于 Modbus OPC 服務器來說，設備是指 Modicon 或者其他第三方 Modbus 兼容硬件。當客戶程序查詢某一接口時 ， 實例化接口類 ， 并返回接口指針變量 ，客戶程序再通過該接口指針進一步調用接口成員函數(shù) ； （ 4） 數(shù)據存儲區(qū)的設計。同步讀函數(shù)可以指定是讀緩存還是讀設備 ， 過程如下 ： 讀緩存用于服務器立即得到最近的數(shù)據 ， 而不執(zhí)行一個較慢的 I/O 操作。一個獨立的線程按照先后順序處理這些操作 ， 操作結果按請求登記順序通過連接點通知 OPC 客戶。例如 ， 當數(shù)據返回時 ，組的句柄在結構的頭部 ， 項的句柄與數(shù)據相關。 服務器與客戶端異步通報方式傳送機制 通過異步通報方式傳送數(shù)據時 ， 客戶端需要實現(xiàn) IAdviseSink 接口 ， 服務器端需要實現(xiàn)IDataObject 接口。建立好后 ， 在服務器方將保存客戶的 IAdviseSink 接口當需要傳輸數(shù)據時 ， 就使用客戶方的 IAdviseSin 接口向客戶傳輸數(shù)據。對應每一個出接口，可連接對象管理了一個稱為連接點的對象，客戶通過連接點對象建立接收器與可連接對象的連接。最后在組對象的接口查詢函數(shù)中增加實例化接口類的代碼。具體實現(xiàn)時先從 IClassFactory 基類派生出 MyOPCClassFactory 類 ， 然后重載 Create2Instance()成員函數(shù) ， 通過該函數(shù)創(chuàng)建 CMyServer服務器對象 ； （ 4） 將 OPC 對象設計的頭文件 和實現(xiàn)文件添加到工程中。 滁州學院本科畢業(yè)設計 17 圖 53 設備屬性 （ 4） 添加組 ， 在圖 54 所示的指定的服務器里面添加分組并將其命名的操作。 參考文獻 [1] 蔣近 , 毛六平 , 戴瑜興 . 基于 Modbus 協(xié)議的 OPC 服務器的 YF 發(fā)與研究 [J]. 湖南工程學院學報 , 20xx, 6(1): 5658. 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