【導(dǎo)讀】持，實(shí)際上己成為工業(yè)控制軟件公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)。電力組態(tài)軟件是面向電力系統(tǒng)的自動(dòng)化。系統(tǒng)，提供了OPC標(biāo)準(zhǔn)接口，可以方便的與第三方設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。服務(wù)器和客戶(hù)的實(shí)現(xiàn)方法，OPC技術(shù)的應(yīng)用，進(jìn)行了較為詳細(xì)的闡述。出一套OPC服務(wù)器程序和OPC客戶(hù)端程序，實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)的互連。數(shù)據(jù)的互相通信和參數(shù)的互相設(shè)定。

　　

【正文】 c U p d a t aI O P C H D A _ A S y n c A n n o t a t i o n sI C o n n e c t i o n P o i n t C o n t a i n e r歷 史 數(shù)據(jù) 瀏 覽器 對(duì) 象I U n k n o w nI O P C H D A _ B r o w e r 圖 234 歷史服務(wù)器對(duì)象、歷史數(shù)據(jù)瀏覽器對(duì)象及其定制接口 歷史服務(wù)器對(duì)象提供了同步和異步存取歷史數(shù)據(jù)的方法。客戶(hù)程序可以調(diào)用相應(yīng)的接口對(duì)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢(xún)、修改、插人、替換和刪除等操作。具 體的歷史數(shù)據(jù)類(lèi)型以及這些操作的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)過(guò)程則完全由服務(wù)器供應(yīng)商決定。 歷史數(shù)據(jù)瀏覽器對(duì)象通過(guò)歷史服務(wù)器對(duì)象 (IOPCHDAServer)接口創(chuàng)建 ，它為客戶(hù)程序提供了瀏覽歷史數(shù)據(jù)地址空間的方法。歷史服務(wù)器中數(shù)據(jù)的地址空間可分為層次型上海理工大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 和扁平型，可以方便客戶(hù)程序快速地找到需要進(jìn)行操作的歷史數(shù)據(jù)。該對(duì)象應(yīng)用于大型的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)時(shí)作用特別重要。 2． 4 OPC 批量過(guò)程規(guī)范 2． 4． 1 概述 批量過(guò)程規(guī)范 (OPC batch speciflcation)是基于 OPC 數(shù)據(jù)存取規(guī)范和 IEC615121國(guó)際批量控制標(biāo)準(zhǔn) (對(duì)應(yīng)的美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)為 ISA88)制定的，它提供了一種存取實(shí)時(shí)批量數(shù)據(jù)和設(shè)備信息的方法。該規(guī)范的目的不是為批量過(guò)程控制提供某種解決方案 ， 而是使異構(gòu) 計(jì)算環(huán)境下不同的生產(chǎn)控制方案能有效地協(xié)同工作。如圖 241 所示，一個(gè)批量過(guò)程服務(wù)器可以從其他 OPC 數(shù)據(jù)存取服務(wù)器或?qū)Ｓ玫呐窟^(guò)程控制軟件獲取數(shù)據(jù)，然后提供給客戶(hù)軟件。 管 理 監(jiān) 控 軟 件O P C 批 量 過(guò)程 服 務(wù) 器O P C 批 量 過(guò)程 監(jiān) 控 軟 件O P C 數(shù) 據(jù) 存取 服 務(wù) 器硬 件 I / OO P C 接 口O P C 接 口O P C 接 口專(zhuān) 用 接 口O P C 接 口硬 件 接 口 圖 241 OPC批量過(guò)程數(shù)據(jù)原與服務(wù)器 2． 4． 2 OPC 批量過(guò)程名稱(chēng)空間 名稱(chēng)空間 (namespace)就是一組定義好的名稱(chēng)的集合，用于標(biāo)識(shí)不同的實(shí)體及其屬性，它可分為透明和不透明兩種名稱(chēng)空間。 OPC 數(shù)據(jù)存取服務(wù)器使用的是不透明的名稱(chēng)空間，即 OPC 客戶(hù)采用 (項(xiàng)目名稱(chēng)、屬性 )的語(yǔ)法規(guī)則從服務(wù)器獲取數(shù)據(jù) ， 數(shù)據(jù)項(xiàng)的名稱(chēng)由特定服務(wù)器決定 ， 客戶(hù)程序事先無(wú)法知道。 OPC 批量過(guò)程規(guī)范致力于提供與 IEC615121 標(biāo)準(zhǔn)中物理模型和過(guò)程控制模型相關(guān)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，因此根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn) 14 制定了一組通用的數(shù)據(jù)項(xiàng)標(biāo)識(shí)以保證互操作性。這些標(biāo)識(shí)適用于所有的 OPC 批量過(guò)程服務(wù)器 ， 并且對(duì)客戶(hù)程序來(lái)說(shuō)是已知的，因此實(shí)現(xiàn)了透明的名稱(chēng)空間。如圖 242所示，名稱(chēng)空間中根名稱(chēng)下的 OPC 物理模型 (OPCBphysicalModel)、 OPC 批量過(guò)程模型 (OPCBatchModel)和 OPC 批量標(biāo) 識(shí)列表 (OPCBBatchIDLst)是所有 OPC 批量過(guò)程服務(wù)器必須支持的標(biāo)識(shí)名。客戶(hù)程序再通過(guò)查找這些標(biāo)識(shí)名下的子項(xiàng)來(lái)獲得站點(diǎn)、生產(chǎn)單元、設(shè)備模型和控制模型等信息。 O P C P h y s i c a l M o d e lS i t e XA r e a 5 1B u i l d i n g 2 1B u i l d i n g 1 6 1 \ 2T a n k AR e a c t o r 9O P C B a t c h M o d e lB 1 9 9 9 A 4 3R e a c tS e t t l eA d d AA d d BO P C B a t c h I D L i s tR o o t 圖 242 OPC批量過(guò)程服務(wù)器名稱(chēng)空間 2． 4． 3 0PC 對(duì)象與接口 OPC 批量過(guò)程服務(wù)器是在數(shù)據(jù)存取服務(wù)器對(duì)象上增加 IOPCBatchServer、IEnumerationSets、 IEnumOPCBatchSummary和 IOPCEnumerationsets 接口擴(kuò)展而來(lái)的，因此必須實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存取服務(wù)器對(duì)象中所有的必選接口?？蛻?hù)程序可以通過(guò)新增的接口了解批量生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行、等待、完成情況以及相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)信息。由于服務(wù)器采用了只讀的名稱(chēng)空間 ， 所以客戶(hù)程序中不能任意地為 OPC 數(shù)據(jù)項(xiàng)命名，必須遵循國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。 2． 4． 4 0PC 安全性規(guī)范 OPC 服務(wù)器為應(yīng)用提供了重要的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，如果這些參數(shù)被誤修改將會(huì)產(chǎn)生無(wú)法預(yù)料的后果，因此需要防止未授權(quán)的操作。 OPC 安全性規(guī)范 (security specification)就提供了這樣一種專(zhuān)門(mén)的機(jī)制來(lái)保護(hù)這些敏感數(shù)據(jù)。安全性規(guī)范采用與陽(yáng) 39。安全模 型兼容的安全性參考模型，該模型包括訪問(wèn)主體、訪問(wèn)標(biāo)識(shí)，安全對(duì)象、參考監(jiān)視器、訪問(wèn)通道和安全控制列表等部分。 OPC 服務(wù)器中數(shù)據(jù)的安全機(jī)制是通過(guò)在 OPC 服務(wù)器對(duì)象上增加 IOPCSecurityNT 和 IOPCSecurityPrivate 可選接口來(lái)實(shí)現(xiàn)的。上海理工大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 IOPCSecurityNT 接口采用 NT 安全認(rèn)證進(jìn)行訪問(wèn)控制，即客戶(hù)使用 NT 的訪問(wèn)標(biāo)記(access token) 獲得對(duì) OPC 對(duì) 象 的 訪 問(wèn) 權(quán) 限， 并 由 操作 系 統(tǒng) 進(jìn)行 驗(yàn) 證 ；IOPCSecurityPrivate 則采用專(zhuān)用的安全認(rèn)證，客戶(hù)需要獲得由 OPC 服務(wù)器指定的訪問(wèn) 標(biāo)識(shí)才能對(duì) OPC 對(duì)象進(jìn)行訪問(wèn)，驗(yàn)證過(guò)程也是由 OPC 服務(wù)器對(duì)象作為參考監(jiān)視器實(shí)現(xiàn)的。這兩個(gè)接口實(shí)現(xiàn)了不同層次的安全性，任何需要安全認(rèn)證的 OPC 服務(wù)器至少實(shí)現(xiàn)一個(gè)接口，但若要允許沒(méi)有 NT 訪問(wèn)標(biāo)記的客戶(hù)進(jìn)行訪問(wèn)，則兩個(gè)接口都必須實(shí)現(xiàn)。和其它可選接口一樣， OPC 客戶(hù)程序應(yīng)通過(guò)接口查詢(xún)來(lái)檢測(cè) OPC 服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的安全功能。 OPC 安全性規(guī)范重點(diǎn)在客戶(hù)安全認(rèn)證方面，但沒(méi)有規(guī)定哪些對(duì)象需要設(shè)置安全性，而是將這些問(wèn)題留給 OPC 服務(wù)器的供應(yīng)商決定。該規(guī)范和以前的 OPC應(yīng)用程序保持兼容，允許有多個(gè)安全級(jí)別，并且增加了安全性能。 2． 5 小結(jié) OPC 基金會(huì)制定了各類(lèi) OPC 規(guī)范 ， 并不斷地進(jìn)行升級(jí)和功能擴(kuò)展以適應(yīng)工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的發(fā)展與變化。在設(shè)計(jì)相應(yīng)的 OPC 服務(wù)器或客戶(hù)程序時(shí)需要以這些規(guī)范為基礎(chǔ)，以保證互操作性。同時(shí)，作為研究開(kāi)發(fā)人員也需不斷跟蹤掌握 OPC 規(guī)范最新的發(fā)展動(dòng)態(tài)。 16 第 3 章 Modbus 和 FF 協(xié)議的 OPC 服務(wù)器的編制 3． 1 OPC 服務(wù)器的總體結(jié)構(gòu) OPC 數(shù)據(jù)服務(wù)器可按圖 31 的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。它主要由服務(wù)器對(duì)象與接口、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)、硬件驅(qū)動(dòng)程序和服務(wù)器界面與設(shè)置等部分組成 。各個(gè)部分功能相對(duì)獨(dú)立又相互協(xié)作形成一個(gè)統(tǒng)一的整體。 O P C 對(duì) 象 與 接 口 數(shù) 據(jù) 存 儲(chǔ) 區(qū) 服 務(wù) 器 界 面 與設(shè) 置硬 件 驅(qū) 動(dòng) 程 序 I / O D L L 圖 31 OPC服務(wù)器程序的總體結(jié)構(gòu) OPC 對(duì)象部分是 OPC 服務(wù)器程序與客戶(hù)程序進(jìn)行交互的部分。 OPC 對(duì)象包括服務(wù)器對(duì)象、組對(duì)象、項(xiàng)對(duì)象 ， 其中前兩個(gè)對(duì)象是真正的 COM 對(duì)象，能夠?qū)⒏髯缘慕涌诒┞督o客戶(hù)程序。 OPC 服務(wù)器對(duì)象和組對(duì)象之間是聚合關(guān)系 ， 即 OPC 服務(wù)器對(duì)象創(chuàng)建 OPC 組后，將組對(duì)象的指針傳遞給客戶(hù) ， 由客戶(hù)直接操縱組對(duì)象。而組對(duì)象只是簡(jiǎn)單地包容 OPC 項(xiàng)對(duì)象，客戶(hù)程序通過(guò)組對(duì)象管理 OPC 項(xiàng)。在 OPC 服務(wù)器中， OPC 對(duì)象部分需要與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和硬件驅(qū)動(dòng)程序相聯(lián)系，以便獲取數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)或直接訪問(wèn)硬件設(shè)備。 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中存放著 OPC 服務(wù)器中定義的數(shù)據(jù)項(xiàng)。數(shù)據(jù)項(xiàng)包括值、品質(zhì)、時(shí)間戳三個(gè)基本屬性以及與硬件相關(guān)的屬性 ， 例如設(shè)備號(hào)、板卡號(hào)、通道號(hào)等。數(shù)據(jù)項(xiàng)的基本屬性與 OPC 規(guī)范中定義的 OPC 項(xiàng)屬性一致?？蛻?hù)程序通過(guò)組對(duì)象添加 OPC 項(xiàng)時(shí)，將 OPC 項(xiàng)與數(shù)據(jù)項(xiàng)關(guān)連起來(lái)，讀取數(shù)據(jù)時(shí)返回其基本屬性。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)是服務(wù)器的中心部分，需要?jiǎng)討B(tài)地管理和維護(hù)數(shù)據(jù)項(xiàng)，并與其它部分進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。 服務(wù)器界面與設(shè)置部分為用戶(hù)提供 了友善的界面，使用戶(hù)可以管理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)中數(shù)據(jù)項(xiàng)并設(shè)置其屬性。同時(shí)該部分負(fù)責(zé)對(duì)硬件的初始設(shè)置以及在程序運(yùn)行期間對(duì)硬件的監(jiān)控和診斷，保證與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的正常通信。該部分還負(fù)責(zé)保存這些設(shè)置，在 OPC服務(wù)器程序每次運(yùn)行時(shí)能夠自動(dòng)完成設(shè)置。 硬件驅(qū)動(dòng)程序是 OPC 服務(wù)器對(duì)硬件進(jìn)行設(shè)置和讀寫(xiě)操作的部分，不同的硬件均上海理工大學(xué)成人高等學(xué)歷教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 需要開(kāi)發(fā)相應(yīng)的接口函數(shù)，并將底層細(xì)節(jié)封裝起來(lái)以供服務(wù)器中其它部分調(diào)用。 3． 2 OPC 服務(wù)器對(duì)象 服務(wù)器對(duì)象是 OPC服務(wù)器程序暴露的主要對(duì)象，客戶(hù)程序首先創(chuàng)建該對(duì)象再通過(guò)其接口完成所需的功能。本服務(wù)器程序定義 XXXServer類(lèi)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器對(duì)象 ，并且從IUnknown繼承。類(lèi)的定義如下： class XXXServer : public IUnknown { public: XXXServer( LPUNKNOWN, void (*pfn)(void))。 ~XXXServer( void)。 STDMETHODIMP QueryInterface( REFIID iid, LPVOID* ppInterface)。 STDMETHODIMP_(ULONG) AddRef( void)。 STDMETHODIMP_(ULONG) Release( void)。 ……… private: IXXXServer *m_pIServer。 IXXXSPG *m_pISPG。 IXXXBSAS *m_pIBSAS。 IXXXPF *m_pIPF。 ULONG mRefCount。 FILETIME mLastUpdate。 void (*m_pfnDestroy)(void)。 DWORD m_tid。 int m_Slot。 struct { int inuse。 XXXGroup * pGroup。 } m_groups[N_GRPS]。}。 } 類(lèi)中重載了 IUnknown的三個(gè)功能函數(shù) AddRef( )、 Release( )、QueryInterface( )。 18 AddRef( )和 Release( )實(shí)現(xiàn)的是一種名為引用計(jì)數(shù)的內(nèi)存管理計(jì)數(shù)。引用計(jì)數(shù)是使組件能夠自行決定將自己刪除的最簡(jiǎn)單同時(shí)也是效率最高的方法。如果不能刪除自己以釋放內(nèi)存， 將會(huì)引起難以發(fā)現(xiàn)的內(nèi)存泄漏，造成系統(tǒng)可用的內(nèi)存資源越來(lái)越少直至系統(tǒng)崩潰。當(dāng)客戶(hù)查詢(xún)某個(gè)接口，在返回之前應(yīng)該調(diào)用相應(yīng)的 AddRef( )。 使用完接口以后應(yīng)調(diào)用此接口的 Release( )。 QueryInterface( )實(shí)現(xiàn)接口查詢(xún)功能，客戶(hù)可以通過(guò)此函數(shù)來(lái)查詢(xún)某個(gè)組件是否支持某個(gè)特定的接口；若支持則返回此接口的指針。它有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是“接口標(biāo)識(shí)符” (IID)結(jié)構(gòu)，第二個(gè)指針是存放所請(qǐng)求接口的指針地址。 m_pIServer、 m_pISPG、 m_pIBSAS、 m_pIPF分別是存放 IOPCServer、IOPCServerPublicGroups、 IPersist接口實(shí)例的指針地址?？蛻?hù)程序可以通過(guò)QueryInterface( )查詢(xún)到這些接口。 數(shù)組 m_groups[N_GRPS] 用于存放所有創(chuàng)建的 組對(duì)象實(shí)例，其成員的含義如下： pGroup：指向服務(wù)器建立的組對(duì)象的實(shí)例 inuse： 標(biāo)記組對(duì)象實(shí)例的位置標(biāo)志 服務(wù)器建立的組對(duì)象實(shí)例都存放在 m_groups[N_GRPS]中，服務(wù)器對(duì)象的實(shí)例可以通過(guò)這個(gè)數(shù)組，查詢(xún)到所有的 組對(duì)象實(shí)例的指針地址和其活動(dòng)狀態(tài)。 3． 3 OPC 組對(duì)象 OPC 提供了一種讓客戶(hù)組織數(shù)據(jù)的方法，客戶(hù)程序可以創(chuàng)建多個(gè)組對(duì)象實(shí)例并分別設(shè)置其屬性。本服務(wù)器程序定義 XXXServer 類(lèi)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器對(duì)象 ，并且從 IUnknown繼承。類(lèi)的定義如下： class XXXGroup : public IUnknown { public: XXXGroup( LPUNKNOWN )。 ~XXXGroup( void)。 STDMETHODIMP QueryInterface( REFIID iid, LPVOID* ppInterface)。 STDMETHODIMP_(ULONG) AddRef( void)。 STDMETHODIMP_(ULONG) Release( void)。 ……………… private: ULONG mRefCount。 XXXServer *m_ParentServer。 //指向 XXXServer 實(shí)例的