OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础,采用客户/服务器模式,为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准,这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法,采用这项标准后,硬件开发商将取代软件开发商为自己的硬件产品开发统一的OPC接口程序,而软件开发者可免除开发驱动程序的工作,充分发挥自己的特长,把更多的精力投入到其核心产品的开发上。
SimaticNet是西门子全集成自动化系统中的一个重要组成部分,它为完善的工业自动化控制系统的通讯提供部件和网络,同时提供多个OPCServer,为数据的外部访问提供接口,本文主要以OPC.SimaticNET为例说明。
图1:
SimatcicNet提供的OPCServer采用不同的通信方式,通过OPC.SimaticNET,现场数据可以方便地提供给用户:
OPCClient……OPCClient
OPC.SimaticNET
DPSNMPPNIO……
图2:
多种数据提供方式
IA&DTService&Support
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1.2OPC的读写方式在实际使用中,主要包括对现场数据的读写操作。
OPC读数有三种方式:
同步、异步、订阅。
同步通讯时,OPC客户程序向OPC服务器进行请求时,OPC客户程序必须等到OPC服务器对应的响应全部完成以后才能返回,在此期间OPC客户程序一直处于等待状态,若进行读操作,那么必须等待OPC服务器响应后才返回。
因此在同步通讯时,如果有大量数据进行操作或者有很多OPC客户程序对OPC服务器进行读操作,必然造成OPC客户程序的阻塞现象。
因此同步通讯适用于OPC客户程序较少,数据量较小时的场合。
clientmyGroup.SynchRead(>Call
server
Reply
图3OPC同步读写服务器-客户端数据流图异步通讯时,OPC客户程序对服务器进行请求时,OPC客户程序请求后立刻返回,不用等待OPC服务器的响应,可以进行其它操作。
OPC服务器完成响应后再通知OPC客户程序,如进行读操作,OPC客户程序通知OPC服务器后离开返回,不等待OPC服务器的读完成,而OPC服务器完成读后,会自动的通知OPC客户程序,把读结果传送给OPC客户程序。
因此相对于同步通讯,异步通讯的效率更高。
clienmyGroup.AsyncRead(Cal
serve
ReplmyGroup_AsyncReadComplete(
图4OPC异步读服务器-客户端数据流图
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订阅方式时,OPC客户程序对服务器进行请求时,OPC客户程序操作后立刻返回,不用等待OPC服务器的操作,可以进行其它操作,OPC服务器的Group组在组内有数据发生改变时,自动根据更新周期刷新相应的客户端数据,如下图,客户端只向OPC服务发送一次请求,之后不再对服务器请求。
clientmyGroup.IsSubscribed
server
SubscribeNotify
myGroup_DataChange(>NotifymyGroup_DataChange(>
图5OPC同步读服务器-客户端数据流图OPC写数有两种方式:
同步、异步。
区别与上面讲的机制一样,在生产应用中,如果写数据参与控制,一般采用同步方式。
1.3OPC访问接口方式OPC主要包含两种接口:
CUSTOM标准接口和OLE自动化标准接口,自定义接口是服务商必须提供的,而自动化接口则是可选的。
自定义接口是一组COM接口,主要用于采用C++语言的应用程序开发;自动化接口是一组OLE接口,主要用于采用VB,DELPHI,Excel等基于脚本编程语言的应用程序开发。
图6自定义接口和自动化接口
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许多OPC服务器,包括OPC.SimaticNet,是在COM平台开发的,从而对于基于.NET框架下的C#语言,作为客户端程序语言访问OPCServer,需要解决两个平台间无缝迁移的问题。
OPC基金会对会员提供了OpcRcw动态链接库,OPCNETCOM包装器和OPCNETAPI,将OPC复杂的规范封状成简单易用的C#类,可以比较容易地实现数据访问。
本文中通过实验,逐步讲解了通过C#编写客户端程序,访问OPC.SimaticNet,对PLC数据进行读写的实现过程。
自定义接口及自动化接口都进行了测试,但基于C#的语言特性,建议采用自定义接口访问,同时有很多OPCServer服务商,对外是不提供自动化接口的,西门子的SimaticNet及WinCC的OPCServer都提供自动化接口。
2、测试环境2.1硬件要求采用400系列PLC,通过以太网连接到安装有simaticNet的计算机上。
computer:
windows2003server192.168.0.102CPU:
CPU414-3PN416-3FR05-0AB0192.168.0.12.2软件要求computer:
S2007Visualstudio2005Step7V5.4SP43、OPCServer端组态配置
IA&DTService&Support
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在CPU中定义DB块:
DB10
配置PCStation,参考其它文档。
如上图建立连接S7_connection_1,然后在OPCScout测试连接的正确性。
IA&DTService&Support
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从上面可以看到数据访问都是正常的。
4、采用自定义接口过程4.1同步读写建立同步读写工程:
Sync_RW
测试中,对db10.dbw0及db10.dbw2读写操作,在Form窗口做如下设计:
ControlButton:
Button:
Button:
Button:
nameBtn_ConnBtn_ReadBtn_WriteBtn_DisConnTextConnReadWritedisConn
IA&DTService&Support
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TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
Txt_R1_ValueTxt_R1_QualityTxt_R1_TimeStampTxt_R2_ValueTxt_R2_QualityTxt_R2_TimeStampTxt_W1Txt_W2Txt_WriteStatus
第一步,添加下面命名空间:
<首先需要在工程中添加相应的引用)
usingOpcRcw.Comn。
usingOpcRcw.Da。
第二步,定义OPC相关变量,
OpcRcw.Da.IOPCServerSrverObj。
//定义OPCServer对象OpcRcw.Da.IOPCSyncIOIOPCSyncIO2Obj=null。
//同步读对象OpcRcw.Da.IOPCGroupStateMgtIOPCGroupStateMgtObj=null。
//管理OPCGroup组对象internalconstintLOCALE_ID=0x407。
//OPCServer语言码-英语ObjectMyobjGroup1=null。
//OPCGroup对象int[]ItemServerHandle。
//Item句柄数组intpSvrGroupHandle=0。
//OPCGroup句柄
第三步,连接OPCServer,建立相应OPCGroup组,并添加需要读写的Item
privatevoidBtn_Conn_Click(objectsender,System.EventArgse>{……//定义变量
IA&DTService&Support
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svrComponenttyp=Type.GetTypeFromProgID("OPC.SimaticNet","192.168.0.102">。
ServerObj=(OpcRcw.Da.IOPCServer>Activator.CreateInstance(svrComponenttyp>。
//"OPC.SimaticNet","192.168.0.102"是OPCServer名称及所在computer地址//CreateInstance创建一个OPCSerer的实例ServerObj.AddGroup(……>//增加相应的组,定义组的特性,并输出组的句柄IOPCSyncIO2Obj=(IOPCSyncIO>MyobjGroup1。
//为组同步读写定义句柄IOPCGroupStateMgtObj=(IOPCGroupStateMgt>MyobjGroup1。
//组管理对象ItemArray[0].szAccessPath=""。
ItemArray[0].szItemID="S7:
[S7connection_1]DB10,INT0"。
//地址,不同数据类型表示方法不同ItemArray[0].bActive=1。
//是否激活ItemArray[0].hClient=1。
//标示ID,不同的Item不一样ItemArray[0].dwBlobSize=0。
ItemArray[0].pBlob=IntPtr.Zero。
ItemArray[0].vtRequestedDataType=2。
……((OpcRcw.Da.IOPCItemMgt>MyobjGroup1>.AddItems(2,ItemArray,outpResults,outpErrors>。
//将定义的OPCTtem加入组内,注意数量……}
这里需要注意两个地方,对于hClient每个Item是不一样的。
根据读写的数据类型,需更改vtRequestedDataType的值,具体区分在后面说明。
第四步,同步读数据
privatevoidBtn_Read_Click(objectsender,EventArgse>{IOPCSyncIO2Obj.Read(OPCDATASOURCE.OPC_DS_DEVICE,2,ItemServerHandle,outpItemValues,outpErrors>。
//读数据……Txt_R1_Value.Text=String.Format("{0}",pItemState[0].vDataValue>。
//读值Txt_R1_Quality.Text=GetQuality(pItemState[0].wQuality>。
//质量码DateTimedt=ToDateTime(pItemState[0].ftTimeStamp>。
Txt_R1_TimeStamp.Text=dt.ToString(>。
//读取时间}
在这里要注意pItemValues返回指向值信息的指针,要通过OPCITEMSTATE[]pItemState获得信息,其中OPCITEMSTATE是一个结构体,包含值,质量码,时间等。
publicstructOPCITEMSTATE{publicFILETIMEftTimeStamp。
publicinthClient。
IA&DTService&Support
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publicobjectvDataValue。
publicshortwQuality。
publicshortwReserved。
}
第五步,同步写数据
privatevoidBtn_Write_Click(objectsender,EventArgse>{……IOPCSyncIO2Obj.Write(2,ItemServerHandle,values,outpErrors>。
……
}
这里注意,如果数据类型不正确,数据是不能正确写入的。
第六步,注销相应实例
privatevoidBtn_Disconn_Click(objectsender,EventArgse>{……}
参考第8节代码。
4.2异步读写注意,订阅也是异步方式。
建立异步读写工程
测试中,对db10.dbw0及db10.dbw2读写操作,在Form窗口做如下设计:
Control
IA&DTService&Support
name
Text
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Button:
Button:
Button:
Button:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
TextBox:
Btn_ConnBtn_ReadBtn_WriteBtn_DisConnTxt_R1_ValueTxt_R1_Quality
ConnReadWritedisConn
Txt_R1_TimeStampTxt_R2_ValueTxt_R2_QualityTxt_R2_TimeStampTxt_R3_ValueTxt_R3_QualityTxt_R3_TimeStampTxt_R4_ValueTxt_R4_QualityTxt_R4_TimeStampTxt_W1Txt_W2Txt_WriteStatus
CheckBox:
CHK_Btn
IA&DTService&Support
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第一步,添加下面命名空间:
<首先需要在工程中添加相应的引用)
usingOpcRcw.Comn。
usingOpcRcw.Da。
第二步,定义OPC相关变量
OpcRcw.Da.IOPCServerSrverObj。
//定义OPCServer对象OpcRcw.Da.IOPCAsyncIO2IOPCAsyncIO2Obj=null。
//异步读对象OpcRcw.Da.IOPCGroupStateMgtIOPCGroupStateMgtObj=null。
//管理OPCGroup组对象IConnectionPointContainerpIConnectionPointContainer=null。
//异步事件点IConnectionPointpIConnectionPoint=null。
//internalconstintLOCALE_ID=0x407。
//OPCServer语言码-英语ObjectMyobjGroup1=null。
//OPCGroup对象int[]ItemServerHandle。
//Item句柄数组intpSvrGroupHandle=0。
//OPCGroup句柄Int32dwCookie=0。
//thisclient'ssink
第三步,连接OPCServer,建立相应OPCGroup组,并添加需要读写的Item
privatevoidBtn_Conn_Click(objectsender,System.EventArgse>{……//定义变量svrComponenttyp=Type.GetTypeFromProgID("OPC.SimaticNet","192.168.0.102">。
ServerObj=(OpcRcw.Da.IOPCServer>Activator.CreateInstance(svrComponenttyp>。
//"OPC.SimaticNet","192.168.0.102"是OPCServer名称及所在computer地址//CreateInstance创建一个OPCSerer的实例ServerObj.AddGroup(……>//增加相应的组,定义组的特性,并输出组的句柄IOPCAsyncIO2Obj=(IOPCAsyncIO2>MyobjGroup1。
//为组异步读写定义句柄IOPCGroupStateMgtObj=(IOPCGroupStateMgt>MyobjGroup1。
//组管理对象与同步不同,考虑增加如下语句:
pIConnectionPointContainer=(IConnectionPointContainer>MyobjGroup1。
//定义特定组的异步调用连接Guidiid=typeof(IOPCDataCallback>.GUID。
//为所有的异步调用创建回调pIConnectionPointContainer.FindConnectionPoint(refiid,outpIConnectionPoint>。
//为OPCServer的连接点与客户端接收点之间建立连接pIConnectionPoint.Advise(this,outdwCookie>。
ItemArray[0].szAccessPath=""。
ItemArray[0].szItemID="S7:
[S7connection_1]DB10,INT0"。
//地址,不同数据类型表示方法不同ItemArray[0].bActive=1。
//是否激活ItemArray[0].hClient=1。
//标示ID,不同的Item不一样ItemArray[0].dwBlobSize=0。
ItemArray[0].pBlob=IntPtr.Zero。
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ItemArray[0].vtRequestedDataType=2。
……((OpcRcw.Da.IOPCItemMgt>MyobjGroup1>.AddItems(4,ItemArray,outpResults,outpErrors>。
//将定义的OPCTtem加入组内,注意数量……}
这里同样需要注意两个地方,对于hClient每个Item是不一样的。
根据读写的数据类型,需更改vtRequestedDataType的值,定义如上文。
另外,要注意理解异步调用时的服务器与客户端反馈关系。
第四步,异步读数据方式
privatevoidbtn_Read_A_Click(objectsender,System.EventArgse>{……IOPCAsyncIO2Obj.Read(4,ItemServerHandle,2,outnCancelid,outpErrors>。
//异步读,nCancelid、dwTransactionID都是为了客户端服务器的对应……}
调用异步读回调函数
publicvirtualvoidOnReadComplete(System.Int32dwTransid,System.Int32hGroup,System.Int32hrMasterquality,System.Int32hrMastererror,System.Int32dwCount,int[]phClientItems,//读数据句柄object[]pvValues,//返回值short[]pwQualities,//返回质量码OpcRcw.Da.FILETIME[]pftTimeStamps,//返回时间戳int[]pErrors>//错误码{……Txt_R1_Value.Text=String.Format("{0}",pvValues[0]>。
Txt_R1_Quality.Text=GetQuality(pwQualities[0]>。
DateTimedt=ToDateTime(pftTimeStamps[0]>。
Txt_R1_TimeStamp.Text=dt.ToString(>。
……}
编译执行,程序会几方面的报错。
第五步,订阅方式读回调函数及实现COM映射上面程序会有以下几种情况的报错:
IA&DTService&SupportPage15-47
问题1:
程序执行后,弹出如下错误,Addgroup报错
主要原