【正文】 ................................................................................................ 18 附錄 1 OPC 組件的部分實(shí)現(xiàn)代碼 ................................................................................................. 19 附錄 2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行環(huán)境 ........................................................................................................ 21 致謝 ............................................................................................................................................ 22 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 基于 Modbus 通信協(xié)議的智能儀表 OPC 服務(wù)器的開(kāi)發(fā) 摘要 : OPC（ OLE for Process Control） 是過(guò)程控制軟硬件與基于 Windows 平臺(tái)的應(yīng)用程序之間的通信 通道， 它已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，被廣大廠商和用戶所接受。但是在 OPC 出現(xiàn)之前，工業(yè)領(lǐng)域中用到的很多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都存在上層軟件和下層硬件不一致性的問(wèn)題 [4~5]，對(duì)于不同廠商開(kāi)發(fā)的不同設(shè)備都必須開(kāi)發(fā)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序如圖 11，這 樣 造成了極大的資源浪費(fèi)和設(shè)備運(yùn) 用的局限性。由于歐美的 OPC服務(wù)器價(jià)格比較昂貴，國(guó)內(nèi)也只有極少數(shù)的大型自動(dòng)化工程購(gòu)買(mǎi)并應(yīng)用了 OPC產(chǎn)品 [12~13]。 Modbus 通信協(xié)議有兩種模式分別為 ASCⅡ 和 RTU，數(shù)據(jù)量小的常用 ASCⅡ模式，通信數(shù)據(jù)量大而且是二進(jìn)制時(shí)候用 RTU 規(guī)約。現(xiàn)在的 OPC 基金會(huì)的理事會(huì)是由FisherRosement， Honeywell， Interllution， Rockwell， Software， National Instrument 以及歐洲代表的Siemens 和遠(yuǎn)東代表的東芝組成的。 COM 組件在 windows 平臺(tái)上可以是DLL 文件或者 EXE 文件，組件為 COM 對(duì)象提供了活動(dòng)空間，一個(gè)組件程序可以包含多個(gè) COM 對(duì)象， COM 對(duì)象用接口的方式提供服務(wù)，一個(gè) COM 對(duì)象可以擁有多個(gè) COM 接口。 4 Modbus OPC 數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)器的實(shí)現(xiàn) OPC 服務(wù)器要求分析 本節(jié)主要介紹 OPC 服務(wù)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的主要功能和設(shè)計(jì)環(huán)境以及總體框架，初步構(gòu)建起 OPC 服務(wù)器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)點(diǎn)在線監(jiān)視模塊提供了設(shè)備數(shù)據(jù)點(diǎn)的讀取功能，讓服務(wù)器用戶界面可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 點(diǎn)數(shù)值的在線讀取和寫(xiě)入?？梢栽O(shè)計(jì)類似 Windows 中資源管理器的用戶界面 ， 將各數(shù)據(jù)項(xiàng)用樹(shù)型結(jié)構(gòu)表示然后設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)項(xiàng)和硬件的設(shè)置界面 ， 并與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和硬件接口聯(lián)系起來(lái) ， 實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的組態(tài)功能。異步刷新函數(shù)僅僅影響變化驅(qū)動(dòng)通知 ， 刷新函數(shù)本質(zhì)上強(qiáng)行更新指定項(xiàng) ， 而不管最近的改變是否通知了 OPC客戶。異步報(bào)有 3 種類型 ： 復(fù)合文檔、數(shù)據(jù)變化和視區(qū)變化IAdviseSink 的實(shí)現(xiàn)者可以根據(jù)實(shí)際需要讓 IAdvieSink 接收一種或多種類型的異步通報(bào) ， IAdvieSink的每一種方法是對(duì)應(yīng)于一種特定通報(bào)的回函數(shù)。服務(wù)器接著獲得輸出接口的指針。 5 OPC 服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)測(cè)試 （ 1） 同步實(shí)例界面，實(shí)現(xiàn)了啟動(dòng)、停止服務(wù)器，同步讀寫(xiě)操作 ，并回復(fù)操作結(jié)果，如圖 51 所示。 extern SETSERVERSTATE SetServerState。 extern SETWRITECALLBACKEX SetWriteCallbackEx。//定義 OPC 服務(wù)器的名稱 const LPCSTR OPCDescr = Agilewill 。 for(I=0。尤其要強(qiáng)烈感謝我的論文指導(dǎo)老師 汪先兵 老師， 他 對(duì)我進(jìn)行了無(wú)私的指導(dǎo)和幫助，不厭其煩的幫助進(jìn)行論文的修改和改進(jìn)。 m_WNDDestroyWindow()。 GetSystemTimeAsFileTime(amp。 （ const LPCSTR OPCClsID ={6E75197172F1439FA6BE0586D0F86860}。 extern UPDATETAG UpdateTag。 extern CREATESERVER CreateServer。接著在應(yīng)用程序類的初始化函數(shù)中完成 COM 庫(kù)初始化、類廠注冊(cè)等功能。圖 43 就是連接點(diǎn)機(jī)制的具體描述： 圖 43 連接點(diǎn)機(jī)制結(jié)構(gòu)描述 如果客戶要使用連接點(diǎn)，接收器對(duì)象中就必須實(shí)現(xiàn) IUnknown 接口和服務(wù)器的輸出接口。 IAdviseSink 接口和 IDataObject 接口都由 COM 庫(kù)定義。讀函數(shù)引起所有的請(qǐng)求數(shù)據(jù)返回 ， 這個(gè)函數(shù)是獨(dú)立于變化驅(qū)動(dòng)通知的。由于 OPC 服務(wù)器 要對(duì)底層硬件進(jìn)行讀寫(xiě)操作 ， 又要通過(guò) OPC 接口與客戶程序進(jìn)行交互 ， 所以對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)的操作需要采用多線程模型 ， 以保證數(shù)據(jù)存取的效率。 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(guò)標(biāo)簽的信息完成連接。 對(duì)象實(shí)現(xiàn) 虛函數(shù)表 vtable pVtable 指針接口 pIX Queryinterface Addref Release Fx Queryinterface Addref Release Fx 指針 方法調(diào)用開(kāi)始 方法調(diào)用結(jié)束 等待處理 調(diào)用處理 空閑 空閑 OPC 應(yīng)用程序 OPC 服務(wù)器 時(shí)間 時(shí)間 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 異步數(shù)據(jù)訪問(wèn) 圖 33 異步數(shù)據(jù)訪問(wèn)過(guò)程 異步數(shù)據(jù)訪問(wèn)過(guò)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。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。 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(kāi)發(fā)的，在 1996 年 8 月完成了 OPC 數(shù)據(jù)訪問(wèn)標(biāo)準(zhǔn)版本 。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。 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(guò)程國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的地位 。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。 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 Inter 中。而 OPC 出現(xiàn)之后的狀況則完全改變?nèi)鐖D12。由于 OPC標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景，國(guó)內(nèi)的眾多自動(dòng)化公司已經(jīng)開(kāi)始積極探索 OPC技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)發(fā) 。 Modbus 數(shù)據(jù)模型 Modbus 通信協(xié)議中，一般采用面向連接的方法，聯(lián)網(wǎng)時(shí) 經(jīng)過(guò)建立連接、通信、釋放鏈接三個(gè)步驟。在日本為 響應(yīng) 以美國(guó)中心的標(biāo)準(zhǔn)活動(dòng)，于 1996 年 6 月開(kāi)始基金會(huì)成立的準(zhǔn)備，于 1996 年 10 月 17 日正式成立了日本的 OPC 基金會(huì)。 COM 支持的是面向?qū)ο蟮慕M件模型， COM 組件提供給客戶端的是以對(duì)象形式封閉起來(lái)的實(shí)體。 OPC 服務(wù)器結(jié)構(gòu)框架 對(duì)于現(xiàn)代化生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，利用計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)對(duì)提高生產(chǎn)效率有非常大的幫助，上傳來(lái)的數(shù)據(jù)可以作為參考來(lái)更改現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)也可快速的查找現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的故障原因，而 OPC 服務(wù)器就可以辦得到這些。 OPC 服務(wù)器需要實(shí)現(xiàn)的功能 在 OPC 規(guī)范中可以總結(jié)出 OPC 服務(wù)器應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的幾項(xiàng)基本功能， OPC 服務(wù)器要與客戶端實(shí)現(xiàn)連接，數(shù)據(jù)傳輸必須要有這些功能。在 OPC 服務(wù)器程序關(guān)閉時(shí) ， 需要將數(shù)據(jù)項(xiàng)的屬性以及硬件設(shè)置參數(shù)作為組態(tài)文件保存起來(lái) ， 而在程序運(yùn)行時(shí)能 自動(dòng)調(diào)入組態(tài)文件完成初始設(shè)置 ； （ 6） 根據(jù)硬件的種類和特性 ， 自行開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序 ， 或者調(diào)用硬件廠商提供的 I/ODLL 實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行設(shè)置以及數(shù)據(jù)存取的功能 ； （ 7） 獲取 OPC 標(biāo)準(zhǔn)組件并在服務(wù)器上注冊(cè) ， 然后利用 OPC 客戶端程序 連接 OPC 服務(wù)器 進(jìn)行測(cè)試 。返回給 OPC 客戶的是最近的值。當(dāng)觸發(fā)異步通報(bào)發(fā)送的條件滿足后 ， 發(fā)送報(bào)的程序調(diào)用合適的 IAdviseSink 方法。所以服務(wù)器需要向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候就可以調(diào)用輸出接口的方法。 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 圖 51 同步實(shí)例界面 （ 2）服務(wù)器界面 ， 主窗口是 OPC 服務(wù)器程序的起點(diǎn)，主要完成 OPC 服務(wù)器的初始化。 extern SETVERSIONINFO SetVersionInfo。 extern SETREADCALLBACK SetReadCallback。 extern CWnd* m_WND。I=TagCount。另外，在校圖書(shū)館查找資料的時(shí)候，圖書(shū)館的老師也給我提供了很多方面的支持與幫助。 if (ServerCount==0) { m_WNDCloseWindow()。 *pDeviceError=1。 滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 //對(duì) OPC 服務(wù)器的描述進(jìn)行定義。 extern UPDATETAGWITHTIMESTAMP UpdateTagWithTimeStamp。 參考文獻(xiàn) [1] 蔣近 , 毛六平 , 戴瑜興 . 基于 Modbus 協(xié)議的 OPC 服務(wù)器的 YF 發(fā)與研究 [J]. 湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào) , 20xx, 6(1): 5658. [2] 馬增良 , 蘭斌 . OPC 數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)機(jī)制研究 [J]. 計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用 , 20xx, 39(21): 6567. [3] 李勤 , 黨選舉 , 向榮 . 基于 COM 的 OPC 技術(shù)的 研究和實(shí)現(xiàn) [J]. 微計(jì)算機(jī)信息 , 20xx, 22(16): 1822. [4] 林躍 . OPC 數(shù)據(jù)服務(wù)器開(kāi)發(fā)工具研究與實(shí)現(xiàn) [J]. 自動(dòng)化儀表 , 20xx, 22(9): 713. [5] 郭紅曉 , 莫德舉 . OPC 技術(shù)及其軟件的開(kāi)發(fā) [J]. 北京化工大學(xué)學(xué)報(bào) (自然科學(xué)版 ), 20xx, 29(3): 72 73, 78. [6] 馮波 , 陳子明 , 王偉杰 , 等 . OPC 技術(shù)及其在工業(yè)過(guò)程控制中的作用 [J]. 中山大學(xué)學(xué)報(bào) , 20xx, 22(3): 169171. [7] 殷衛(wèi)兵 , 等 . OPC 數(shù)據(jù)服務(wù)器分析及程序開(kāi)發(fā) [J]. 化工自動(dòng)化及儀表 , 20xx, 30(5): 4145. [8] 潘洪躍 . 基于 Modbus 協(xié)議通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) [J]. 計(jì)量技術(shù) , 20xx, 33(4): 3536. [9] Vincent. Interface between OPC server and OPC application program [J]. Industrial automation, 20xx, 14(7): 2126. [10] Martin. The role of OPC in industrial automation[J]. Intelligent control, 20xx, 8(7): 1113. [11] 馬龍華 , 段建民 . OPC 數(shù)據(jù)