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第1章OPC概述
关键字：COM DCOM OPC DA 通讯规范 CLIENT SERVER GROUP ITEM 自定义接
口 自动化接口 同步 异步 回调
随着计算机科学技术、工业控制等各方面新技术的迅速发展，计算机监控系统由早期的集中式监控向全分布式的方向发展，计算机监控系统软件随着面向对象技术、分布式对象计算、多层次Client/Server技术的成熟，也从早期面向功能的系统软件，发展为面向具体现场设备为特征的面向对象的监控系统软件。
同时，计算机监控系统规模越来越大，不同厂家生产的现场设备的种类在不断增加，由于不同厂家所提供的现场设备的通讯机制并不尽相同，计算机监控系统软件需要开发的硬件设备通信驱动程序也就越来越多，造成了硬件通讯驱动程序需要不断开发的现象，而基于COM/DCOM技术的OPC技术，提供了一个统一的通讯标准，不同厂商只要遵循OPC技术标准就可以实现软硬件的互操作性。
OPC（OLE for Process Control，用于过程控制的OLE）是为过程控制专门设计的OLE技术，由一些世界上技术占领先地位的自动化系统和硬件、软件公司与微软公司（Microsoft）紧密合作而建立的，并且成立了专门的OPC基金会来管理，OPC基金会负责OPC规范的制定和发布。OPC提出了一套统一的标准，采用典型的CLIENT/SERVER模式，针对硬件设备的驱动程序由硬件厂商或专门的公司完成，提供具有统一OPC接口标准的SERVER程序，软件厂商只需按照OPC标准编写CLIENT程序访问（读/写）SERVER程序，即可实现与硬件设备的通信。
如图1.1所示，与传统的通讯开发方式相比，OPC技术具有以下优势： ·硬件厂商熟悉自己的硬件设备，因而设备驱动程序性能更可靠、效率更高。
·软件厂商可以减少复杂的设备驱动程序的开发周期，只需开发一套遵循OPC标准的程序就可以实现与硬件设备的通信，因此可以把人力、物力资源投入到系统功能的完善中。 ·可以实现软硬件的互操作性。
·OPC把软硬件厂商区分开来，使得双方的工作效率有了很大的提 高。
图1.1 OPC技术应用前后比较
因此OPC技术的出现得到了广大软硬件厂商的支持，并迅速发展。自从1997年9月发布OPC DA1.0规范以来，经过多年的发展，OPC规范已经被工控领域大多数厂商接受，并成了工控软件的技术标准。目前OPC规范主要有DA（Data Access）规范，AE(alarm and event)规范，HDA(history data access)规范等。而且随着OPC技术与企业整体信息系统集成的需求变得日益迫切，对OPC技术的跨平台性能和Internet特性提出了更高要求。为此，OPC基金会开始以XML为基础着手制定一系列新的标准。2002年3月OPC基金会正式发布了OPC XML-DA规范,并与2004年12月正式发布了OPC XML-DA1.01规范，为OPC进一步提高工业控制系统的互操作性揭开了新的篇章。本书仅仅以符合DA规范的OPC服务器和客户程序为例介绍OPC技术，对于其它规范的OPC技术，本书未能介绍。 1.1 OPC技术的本质——COM/DCOM
随着计算机网络技术的发展，计算机监控系统也普遍的采用了分布式结构，因而系统的异构性是一个非常显著的特点。OPC技术本质是采用了Microsoft的COM/DCOM（组件对象模型/分布式组件对象模型）技术，COM主要是为了实现软件复用和互操作，并且为基于WINDOWS的程序提供了统一的、可扩充的、面向对象的通讯协议，DCOM是COM技术在分布式计算领域的扩展，使COM可以支持在局域网、广域网甚至Internet上不同计算机上的对象之间的通讯。
COM 是由 Microsoft 提出的组件标准，它不仅定义了组件程序之间进行交互的标准，并且也提供了组件程序运行所需的环境。在 COM 标准中，一个组件程序也被称为一个模块，它可以是一个动态链接库，被称为进程内组件(in-process component)；也可以是一个可执行程序(即 EXE 程序)，被称作进程外组件(out-of-process component)。一个组件程序可以包含一个或多个组件对象，因为 COM 是以对象为基本单元的模型，所以在程序与程序之间进
行通信时，通信的双方应该是组件对象，也叫做 COM 对象，而组件程序(或称作 COM 程序)是提供 COM 对象的代码载体。
COM标准为组件软件和应用程序之间的通信提供了统一的标准，包括规范和实现两部分，规范部分规定了组件间的通信机制。由于COM技术的语言无关性，在实现时不需要特定的语言和操作系统，只要按照COM规范开发即可。然而由于特定的原因，目前COM技术仍然是以Windows操作系统为主，在非Windows操作系统上开发OPC，具有很大的难度。 COM的模型是C/S（客户/服务器）模型，OPC技术的提出就是基于COM的C/S模式，因此OPC的开发分为OPC服务器开发和OPC客户程序开发，对于硬件厂商，一般需要开发适用于硬件通讯的OPC服务器，对于组态软件，一般需要开发OPC客户程序。
对于OPC服务器的开发，由于多种编程语言在实现时都提供了对COM的支持，如Microsoft C/C++,Visual Basic, Borland公司的Delphi等。但是开发OPC服务器的语言最好是C或者是C++语言。在本书中选用Visual C++6.0为开发语言。
对于OPC客户程序的开发，可根据实际需求，选用比较合适的，能够快速开发的语言。 1.2 OPCDA204规范简述
OPCDA204规范（OPC Data Access Custom Interface Specification 2.04）是2000年9月OPC基金会发布的OPCDA自定义接口规范。该规范制定了OPC服务器和OPC客户程序的COM接口标准，通过制定标准的接口来实现多个厂家的OPC服务器和OPC客户程序开发。本书附带OPCDA204规范的WORD文档。 1.2.1 OPC客户程序和OPC服务器
一个OPC 客户可以连接一个或多个OPC 服务器，而多个OPC 客户也可以同时连接同一个OPC 服务器，如图1.2所示。
图1.2 OPC 客户程序/OPC服务器关系
1.2.2 OPC服务器的对象组成
一个OPC服务器由三个对象组成：服务器(Server)，组(Group)，项(Item)。OPC服务器对象用来提供关于服务器对象自身的相关信息，并且作为OPC组对象的容器。OPC组对象用来提供关于组对象自身的相关信息，并提供组织和管理项的机制。
OPC组对象提供了OPC客户程序用来组织数据的一种方法。例如一个组对象代表了一个PLC（可编程控制器）中的需要读写的寄存器组。一个客户程序可以设置组对象的死区，刷新频率，需要组织的项等。OPC规范定义了2种组对象：公共组和私有组。公共组由多个客户共享，局部组只隶属于一 OPC客户。全局组对所有连接在服务器的应用程序都有效，而私有组只能对建立它的CLIENT有效。在一个SERVER中，可以有若干个组。
OPC项代表了OPC服务器到数据源的一个物理连接。数据项是读写数据的最小逻辑单位。一个OPC项不能被OPC客户程序直接访问，因此在OPC规范中没有对应于项的COM接口，所有与项的访问需要通过包含项的OPC组对象来实现。简单的讲，对于一个项而言，一个项可以是PLC中的一个寄存器，也可以是PLC中的一个寄存器的某一位。在一个组对象中，客户可以加入多个OPC数据项。每个数据项包括3个变量：值（Value）、品质(Quality)和时间戳（Time Stamp）。数据值是以VARIANT形式表示的。
图1.3 Server/Group/Item关系
这里最需要注意的是项并不是数据源，项代表了到数据源的连接。例如一个在一个DCS系统中的TAG不论OPC客户程序是否访问都是实际存在的。项应该被认为是到一个地址的数据。大家一定要注意项的概念。不同的组对象里可以拥有相同的项，如组1中有对应于一个开关的ITEMAAA，组2中也可以有同样意义对应于一个开关的ITEMAAA，即同样的项可以出现在不同的组中。 1.2.3 OPC接口体系
OPC规范提供两种接口：自定义接口（the OPC Custom Interfaces），自动化接口（the OPC Automation interfaces）。