??? 基于OPC技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)劃分為3層進(jìn)行：(1)OPC數(shù)據(jù)源層;(2)OPC服務(wù)器層；(3)OPC客戶層。實(shí)現(xiàn)了各廠商間的大量設(shè)備互聯(lián)和過程數(shù)據(jù)共享，構(gòu)成完全意義上的全開放系統(tǒng)，解決了產(chǎn)品兼容性問題。
2.2 OPC數(shù)據(jù)源層設(shè)計(jì)
??? 數(shù)據(jù)源層的硬件設(shè)備是控制站機(jī)柜，通過各種I/O板卡(MIC2000系列)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行連接，作為數(shù)據(jù)源，通信協(xié)議符合TCP/IP標(biāo)準(zhǔn)。控制站機(jī)柜通過KOSRDK.DLL的接口函數(shù)將數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，形成本地列表，并經(jīng)過OPC服務(wù)器的驅(qū)動(dòng)將數(shù)據(jù)進(jìn)行傳遞，生成OPC服務(wù)器列表，供客戶層的組態(tài)軟件使用。
2.3 OPC服務(wù)器層設(shè)計(jì)
??? OPC服務(wù)器屏蔽了現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)源層的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，應(yīng)用程序開發(fā)人員看到的只是OPC服務(wù)器提供的統(tǒng)一接口，不必關(guān)心現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序。利用OPC服務(wù)器快速開發(fā)工具包KOSRDK進(jìn)行OPC服務(wù)器的開發(fā)。KOSRDK工具使用面向?qū)ο蟮募夹g(shù),并將OPC規(guī)范所定義的COM接口實(shí)現(xiàn)封裝動(dòng)態(tài)鏈接,定義了Callback基類、Browser基類和Tag基類,這些類中定義了構(gòu)建數(shù)據(jù)路徑、訪問數(shù)據(jù)和提交數(shù)據(jù)的虛函數(shù)接口,開發(fā)者通過類的派生以及重載這些虛函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)的訪問和提交進(jìn)行定制，簡化了OPC服務(wù)器的開發(fā)過程。
??? OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范規(guī)定OPC服務(wù)器包含3種對(duì)象：(1)Server對(duì)象；(2)Group對(duì)象；(3)Item對(duì)象。Server對(duì)象包含了OPC Server的相關(guān)信息，可以對(duì)Group對(duì)象進(jìn)行添加和刪除，是Group對(duì)象的容器。Group對(duì)象包含了這個(gè)組的相關(guān)信息，并提供邏輯上包含組織Item對(duì)象的機(jī)制。Item對(duì)象與數(shù)據(jù)項(xiàng)關(guān)聯(lián)，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)須具備Value、Quality和Timestamp 3個(gè)屬性^[6]。
??? 利用KOSRDK工具開發(fā)了OPC服務(wù)器程序，通過標(biāo)準(zhǔn)接口向客戶層提供數(shù)據(jù)訪問服務(wù)。同時(shí)，OPC客戶端通過OPC服務(wù)器對(duì)設(shè)備進(jìn)行驅(qū)動(dòng)訪問，從而實(shí)現(xiàn)了OPC服務(wù)器對(duì)上、對(duì)下的數(shù)據(jù)傳輸過程。主要實(shí)現(xiàn)過程及其相關(guān)的函數(shù)如下：
??? (1)服務(wù)器初始化：調(diào)用KOS_Init( )函數(shù)。
??? (2)設(shè)置CALLBACK回調(diào)函數(shù)。
??? 實(shí)現(xiàn)客戶程序和OPC Server DLL之間的數(shù)據(jù)通信，主要調(diào)用如下函數(shù)：
??? (1)客戶端寫數(shù)據(jù)ClientWrite Proc
??? 當(dāng)連接到服務(wù)器的客戶端發(fā)出寫請(qǐng)求時(shí)，OPC Server DLL將會(huì)調(diào)用此回調(diào)函數(shù)，寫數(shù)據(jù)請(qǐng)求的參數(shù)作為該函數(shù)的參數(shù)：KOS_SetCIientWriteProc(&ClientWriteProc)。
??? 客戶端的ClientWriteProc定義：
??? Void CALLBACK EXPORT ClientWriteProc(HANDLE Handle,VARIANT*pVar)
??? (2)客戶端關(guān)閉ClientShutdownProc
??? 當(dāng)連接到服務(wù)器的客戶端從服務(wù)器斷開時(shí)，OPC Server DLL將調(diào)用下面函數(shù):
??? KOS-SetClientShutdownProc(&ClientShutdownProc);
??? 客戶端的ClientShutdownProc定義:
??? Void CALLBACK EXPORT ClientShutdownProc(UINT wClientCount)
??? wClientCount為剩余客戶端數(shù)目，為0時(shí)表示可以停止掃描、關(guān)閉服務(wù)器。
??? (3)注冊(cè)和反注冊(cè)
??? OPC服務(wù)器必須在系統(tǒng)中注冊(cè)后才能被OPC客戶程序檢索，注冊(cè)和反注冊(cè)將使用CLSID、服務(wù)器名稱等參數(shù)：
??? KOS_Register(CLSID_Svr,m_strSvrName,m_strSvrDesc,strFile);
??? KOS_UnRegister(CLSID_Svr,m_strSvrName);
??? (4)添加OPC項(xiàng)
??? 服務(wù)器的初始化完成后需要添加項(xiàng)OPC Server DLL中，客戶才能檢索和使用OPC項(xiàng)。
??? HANDLE WINAPI KOS_AddItem(Cstring Name,VARIANT Value,WORDInitialQuality,BOOL IsWritable);
??? (5)更新OPC項(xiàng)的值
??? BOOL WINAPI KOS_UpdateItem(HANDLE ItemHandle,VARIANT Value,WORD Quality);
??? (6)關(guān)閉服務(wù)器
??? ① 如果有客戶連接，發(fā)出斷開連接請(qǐng)求。
??? ② 如果用戶使用了new等操作符，釋放所有這些已分配內(nèi)存。
??? ③ 調(diào)用KOS_RemoveItem( )從OPC服務(wù)器中刪除己添加OPC項(xiàng)。
??? ④ 調(diào)用KOS_UnInit()完成OPC服務(wù)器的退出。
??? 編譯運(yùn)行OPC DA服務(wù)器程序后，進(jìn)行注冊(cè)，在服務(wù)器主界面中可顯示Item的名稱、數(shù)據(jù)類型、數(shù)據(jù)值、時(shí)間戳和數(shù)據(jù)質(zhì)量。
2.4 OPC客戶層的設(shè)計(jì)
??? 客戶端采用北京亞控自動(dòng)化軟件科技有限公司開發(fā)的工控組態(tài)軟件——組態(tài)王，訪問由OPC服務(wù)器層提供的數(shù)據(jù)。組態(tài)王支持OPC規(guī)范，并提供強(qiáng)大、高效的組態(tài)功能和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。客戶層使用組態(tài)王軟件完成DCS監(jiān)控系統(tǒng)的畫面組態(tài)、歸檔、報(bào)警、報(bào)表等功能，為工廠管理信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。現(xiàn)場(chǎng)操作員和工程師可以方便地在客戶監(jiān)控界面上監(jiān)視生產(chǎn)流程，控制設(shè)備運(yùn)行和調(diào)整工藝配方等。
??? 采用組態(tài)王做OPC客戶端，實(shí)現(xiàn)與OPC服務(wù)器的數(shù)據(jù)鏈接，主要通過3個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)：
??? (1)在組態(tài)王中建立OPC服務(wù)器設(shè)備
??? 當(dāng)組態(tài)王作為OPC客戶端使用時(shí)，OPC服務(wù)器就作為組態(tài)王的一個(gè)設(shè)備。需要在組態(tài)王工程瀏覽器的“設(shè)備”項(xiàng)目中將“OPC服務(wù)器”加入。
??? (2)在數(shù)據(jù)庫中定義變量
??? 在DCS監(jiān)控系統(tǒng)中通常由數(shù)據(jù)庫來管理大量的數(shù)據(jù)，組態(tài)王中數(shù)據(jù)庫變量的集合稱為“數(shù)據(jù)詞典”，為了實(shí)現(xiàn)OPC服務(wù)器端與客戶端的數(shù)據(jù)交換，需在組態(tài)王的數(shù)據(jù)字典中定義變量，OPC服務(wù)器作為連接設(shè)備提供數(shù)據(jù)。
??? 在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中，選擇I/O類型變量，連接設(shè)備選擇OPC服務(wù)器。寄存器下拉式菜單中列出了在OPC服務(wù)器中定義過的所有項(xiàng)目名及數(shù)據(jù)項(xiàng)，選擇對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)和各自的數(shù)據(jù)類型和讀寫屬性后，就將OPC服務(wù)器中的Item加入到了客戶端數(shù)據(jù)詞典中，完成了各變量的連接，如圖2所示。

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??? (3)OPC服務(wù)器與客戶端的連接測(cè)試
??? 完成OPC服務(wù)器程序和客戶端組態(tài)王工程后，先對(duì)OPC服務(wù)器進(jìn)行注冊(cè)操作，再進(jìn)行連接測(cè)試，檢驗(yàn)OPC服務(wù)器是否能把它從設(shè)備端讀到的數(shù)據(jù)正確傳給OPC客戶端；同時(shí)檢驗(yàn)OPC客戶端是否能對(duì)設(shè)備操作值進(jìn)行改寫，是否完成數(shù)據(jù)的雙向傳送。
??? 圖3所示為OPC服務(wù)器與客戶端連接成功的測(cè)試實(shí)例。客戶端的“主汽溫度”和“閥門開度”，對(duì)應(yīng)服務(wù)器的Item項(xiàng)是“a.a.f”和“a.a.c”。“主汽溫度”是由服務(wù)器傳給客戶端的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，“閥門開度”是客戶端發(fā)送給服務(wù)器的操作員指令。可見，OPC服務(wù)器中Item的時(shí)間戳(Timestamp)同客戶端的顯示時(shí)間一致，品質(zhì)(Quality)為“OPC_QUALITY_GOOD”，Item的值(Value)與客戶端監(jiān)控畫面顯示一致，由此實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的雙向傳送。

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