【文章內(nèi)容簡介】 以調(diào)用到對象的實際功能。圖31是接口的二進制內(nèi)存結構：對象實現(xiàn)虛函數(shù)表vtablepVtable指針接口pIXQueryinterfaceAddrefReleaseFxQueryinterfaceAddrefReleaseFx指針圖31 COM接口二進制內(nèi)存結構COM規(guī)范用128位全局唯一標識符GUID來標識COM對象和COM接口，標識的COM對象為CLSID，標識的COM接口為IID。客戶程序通過指定的CLSID進行對象的創(chuàng)建和初始化工作，客戶程序要使用COM對象的接口，它必須知道該接口的IID和接口成員函數(shù)。 OPC服務器數(shù)據(jù)訪問方式OPC數(shù)據(jù)訪問有兩種方式：同步訪問和異步訪問，下面分別介紹。 同步數(shù)據(jù)訪問方法調(diào)用開始方法調(diào)用結束等待處理調(diào)用處理空閑空閑OPC應用程序OPC服務器時間時間圖32 同步數(shù)據(jù)訪問過程同步數(shù)據(jù)訪問過程如圖32所示，OPC服務器按照OPC客戶端的要求把得到的數(shù)據(jù)訪問結果作為方法參數(shù)返還給OPC客戶端，OPC客戶端在結果被返還之前必須處于等待狀態(tài)。小批量的數(shù)據(jù)訪問使用這個方法比較便捷，對于大批量的數(shù)據(jù)，就很占用OPC客戶端的時間。在OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范中，同步數(shù)據(jù)訪問方法是用IOPCSyncIO接口來實現(xiàn)，IOPCSyncIO接口有兩個函數(shù)：Read和Write。根據(jù)OPC數(shù)據(jù)訪問標準，不同的數(shù)據(jù)讀取方式所需要的數(shù)據(jù)源有兩種：從服務器數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀取；二是從硬件設備直接讀取。Read同步數(shù)據(jù)讀取可以從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀取或者硬件設備直接讀取，從數(shù)據(jù)緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)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(jù)。 異步數(shù)據(jù)訪問方法調(diào)用開始方法調(diào)用結束調(diào)用異步訪問方法等待狀態(tài)事件發(fā)生事件處理結果異步訪問完成事件通信空閑空閑OPC應用程序時間時間OPC服務器處理調(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服務器接收到OPC客戶端要求后，檢查了參數(shù)中的項的服務器句柄是否有效，然后將方法返回，OPC應用程序進行處理。當OPC服務器完成數(shù)據(jù)訪問時，觸發(fā)OPC應用程序異步訪問的完成，將數(shù)據(jù)結果返回給OPC應用程序。4 Modbus OPC數(shù)據(jù)訪問服務器的實現(xiàn) OPC服務器要求分析本節(jié)主要介紹OPC服務器設計實現(xiàn)的主要功能和設計環(huán)境以及總體框架，初步構建起OPC服務器設計的基礎。 OPC服務器結構框架對于現(xiàn)代化生產(chǎn)來說，利用計算機監(jiān)控系統(tǒng)實時監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)對提高生產(chǎn)效率有非常大的幫助，上傳來的數(shù)據(jù)可以作為參考來更改現(xiàn)場設備的運行參數(shù)也可快速的查找現(xiàn)場設備的故障原因，而OPC服務器就可以辦得到這些?；贛odbus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(jù)傳輸?shù)絆PC客戶端。其結構如下圖41所示：監(jiān)控程序和其他上層應用程序OPC客戶端（接口）服務器對象組對象項對象客戶端Modbus OPC服務器現(xiàn)場設備PLCModbus從設備圖41 OPC服務器結構框架從現(xiàn)場設備讀取回來的數(shù)據(jù)通過Modbus協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)以數(shù)據(jù)幀的形式傳到OPC服務器，經(jīng)過服務器的處理再通過OPC接口上傳到OPC客戶端，這樣就完成了遠程監(jiān)控現(xiàn)場設備運作狀態(tài)的過程?，F(xiàn)在簡介一下OPC服務器關鍵模塊管理模塊的設計理念。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(jù)點與OPC Item的映射關系等方面的設備和數(shù)據(jù)點的管理功能。OPC服務器接口接收到客戶端的請求后也必須利用管理模塊提供請求的OPC Item對應的物理設備數(shù)據(jù)點的信息。其數(shù)據(jù)點監(jiān)視功能使通信模塊在客戶端界面上實現(xiàn)對設備數(shù)據(jù)點的讀寫。如圖42所示，它包含通道定義、Modbus從設備映射、數(shù)據(jù)點映射、模擬變量變換和數(shù)據(jù)點在線監(jiān)視五個模塊。管理模塊數(shù)據(jù)點映射模塊模擬變量變換模塊Modbus從設備映射模塊數(shù)據(jù)點在線監(jiān)視模塊通道定義模塊圖42 管理模塊結構通道定義模塊是與遠程Modbus服務器的連接屬性的設置。通道由IP地址、IP端口和連接超時值組成。對于每一個IP地址、IP端口必須定義唯一一個通道，這樣連接到網(wǎng)絡上的設備就可以利用這些信息連接到確定的唯一的OPC服務器的物理設備。Modbus從設備映射模塊主要功能是將物理設備的信息映射到相應的邏輯設備和通道之中。數(shù)據(jù)點映射模塊將設備數(shù)據(jù)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(jù)點具體的地址、儲存區(qū)類型、數(shù)據(jù)類型和讀取權限。OPC項代表了到數(shù)據(jù)源的連接，相當于一個指針，指向它所對應的標簽，通過標簽的信息完成連接。物理設備中的模擬變量是以整數(shù)或者浮點數(shù)的形式讀出的，可是這些值只是存儲區(qū)內(nèi)的一個相對量，模擬變量模塊可以將它們經(jīng)過比例變換成為有意義的物理值，還需要定義物理單位、死區(qū)、上溢下溢范圍等信息。數(shù)據(jù)點在線監(jiān)視模塊提供了設備數(shù)據(jù)點的讀取功能，讓服務器用戶界面可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)點數(shù)值的在線讀取和寫入。 OPC服務器需要實現(xiàn)的功能在OPC規(guī)范中可以總結出OPC服務器應該實現(xiàn)的幾項基本功能，OPC服務器要與客戶端實現(xiàn)連接，數(shù)據(jù)傳輸必須要有這些功能。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。同時需要OPC服務器支持Modbus通信協(xié)議，不需要任何額外的驅動程序，在和Modbus從設備通信的時候不需要為每個通信設備提供不同的驅動程序；然后OPC服務器需要提供IOPCServer、IOPCItemMgt、IOPCCGroupStateMgt、IOPCSyncIO等接口的實現(xiàn)，只有實現(xiàn)了這些接口，客戶端才能夠通過該接口實現(xiàn)添加刪除服務器的組對象，對組對象進行管理。而且無論是本機還是遠程客戶端都能訪問服務器，支持了遠程啟動，即使服務器不在運行狀態(tài)，只要有客戶端訪問服務器，服務器能夠自行啟動。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。設備包含事務處理超時時間、連接類型等信息；（2）通道：通道為OPC服務器提供連接到硬件設備的物理連接的信息；（3）標簽組：提供一種將標簽成組的方法，用于生成地址空間的。標簽組可以讓瀏覽標簽的客戶端分層次的仔細查看標簽；（4）標簽：標簽用于在OPC服務器中映射目標硬件數(shù)據(jù)點。它的名稱可以取代PLC的以數(shù)字表示的寄存器。 OPC服務器開發(fā)步驟（1）定義OPC數(shù)據(jù)服務器的名稱和類標識，然后根據(jù)規(guī)范對各個接口ID進行定義；（2）實現(xiàn)OPC數(shù)據(jù)服務器類廠對象，創(chuàng)建OPC服務器對象；（3）設計OPC對象。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)。然后將OPC基金會網(wǎng)站上提供的相應的頭文件添加到工程中，通過繼承這些接口派生出新的接口類實現(xiàn)每個接口的成員函數(shù)。在OPCServer和OPCGroup類中增加指向相應接口類的指針成員變量，接著修改接口查詢函數(shù)。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(diào)用接口成員函數(shù)；（4）數(shù)據(jù)存儲區(qū)的設計。由于OPC服務器要對底層硬件進行讀寫操作，又要通過OPC接口與客戶程序進行交互，所以對數(shù)據(jù)存儲區(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。為避免不同線程同時對數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)進行操作，須考慮對臨界區(qū)的互斥控制；（5）界面設計?？梢栽O計類似Windows中資源管理器的用戶界面，將各數(shù)據(jù)項用樹型結構表示然后設計數(shù)據(jù)項和硬件的設置界面，并與數(shù)據(jù)存儲區(qū)和硬件接口聯(lián)系起來，實現(xiàn)相應的組態(tài)功能。在OPC服務器程序關閉時，需要將數(shù)據(jù)項的屬性以及硬件設置參數(shù)作為組態(tài)文件保存起來，而在程序運行時能自動調(diào)入組態(tài)文件完成初始設置；（6）根據(jù)硬件的種類和特性，自行開發(fā)驅動程序，或者調(diào)用硬件廠商提供的I/ODLL實現(xiàn)對現(xiàn)場設備進行設置以及數(shù)據(jù)存取的功能；（7）獲取OPC標準組件并在服務器上注冊，然后利用OPC客戶端程序連接OPC服務器進行測試。 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。每個接口有讀、寫兩種函數(shù)。同步函數(shù)在執(zhí)行I/O操作時，會阻塞當前進程。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(jù)，而不執(zhí)行一個較慢的I/O操作。如果項是不活動的，則返回一個壞的品質(zhì)。讀設備強迫服務器從所連的設備讀取數(shù)據(jù)。因為這種方法較慢，它通常作診斷用。同步寫函數(shù)總是把數(shù)據(jù)寫到設備上，返回完成狀態(tài)給OPC客戶。同步讀寫函數(shù)獨立于數(shù)據(jù)連接通知。異步函數(shù)包括讀、寫、刷新和取消。像同步讀寫函數(shù)一樣，異步讀寫函數(shù)也可以操作多個項不同的是異步函數(shù)請求動作，并且立即返回。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。