使用C#開發OPCClient的研究和應用

摘 要：本文詳細介紹了OPC的各種特性，和使用c#開發OPC Client的具體過程以及在實際工程中的應用。

關鍵詞：OPC c# DCOM

中圖分類號：TP3 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）01（b）-0033-02

1 OPC和C#概述

1.1 OPC概述

OPC（OLE for Process Control）是一種利用微軟的 COM/DCOM 技術來達成自動化控制的協議，根據 OPC Specification 的定義，OPC is "a standard mechanism for communicating to numerous data sources， either devices on the factory floor， or a database in a control room."

現代化企業中自動化程度越來越高，數據量也在成倍增長，為了能夠充分利用這些數據，發展出了ERP/MES等信息化系統，這些系統架構大體如圖1。

OPC協議做為一種通訊轉換協議，介于下層控制系統與上層軟件之間；它隱藏下層系統的不同，為上層的數據應用提供一個統一的接口，使得上層軟件在數據集成時，無需考慮下層控制系統的協議和實現方式，只要符合OPC客戶端的接口規范即可，這大大節省了上層軟件在數據集成方面的工作。

OPC發展至今已有1.0、2.0、3.0等幾個版本，在目前工業自動化中以2.0使用最為廣泛。

1.2 C#概述

C#（念法：C Sharp，音標[∫a：p]）是微軟公司在2000年6月發布的一種新的編程語言，并在微軟職業開發者論壇（PDC）上登臺亮相。C#是微軟公司研究員Anders Hejlsberg的研究成果。C#看起來與Java有著驚人的相似；但是C#與Java也有著明顯的不同，它借鑒了Delphi的一個特點，與COM（組件對象模型）是直接集成的，而且它是微軟公司.NET windows網絡框架的主角。

C#旨在設計成為一種“簡單、現代、通用”，以及面向對象的程序設計語言。此種語言的實現，應提供對于以下軟件工程要素的支持：強類型檢查、數組維度檢查、未初始化的變量引用檢測、自動垃圾收集（Garbage Collection，指一種自動內存釋放技術）。軟件必須做到強大、持久，并具有較強的編程生產力。

C#適合為獨立和嵌入式的系統編寫程序，從使用復雜操作系統的大型系統到特定應用的小型系統均適用。

2 使用C#開發OPC Client

2.1 OPC工作原理

OPC技術是基于微軟的COM/DCOM技術的，COM是一種發展軟件組件的方法，所謂組件，是指一個可以提供給其它組件或程序服務的二進制可執行程序。每一個開發好的COM組件就像一塊積木，在開發應用程序時，你可以選擇合適的組件來組成你的應用程序，而不需要從頭開發所有的源代碼。為使用組件的功能，每個COM組件都提供了一系列的接口，使用者通過這些接口，傳遞相應的參數，即可實現相應的功能。

OPC基于COM技術，在OPC的規格中定義了使用所需要的接口；OPC客戶端通過這些接口，連接到OPC Server以采取數據。這就是OPC Server/Client的運行方式。（如圖2）

OPC Server透過一組一組的接口提供服務，在實際應用中，OPC Server共分為三層：分別是OPCServer，OPCGroup，和OPCItem。

OPCItem即對應自動化控制系統中的一個點，包括外部點或系統內部點，可以是模擬量也可以是開關量；OPCGroup是OPCItem的一個集合，這個集合中一般包含了同一類型的OPCItem；而OPCServer則是OPCGroup的集合，它包含一個或多個OPCGroup。

2.2 實現過程

首先，需要在c#中添加對OPC自動化接口OPCAutomation的引用，該文件是OPC基金會提供的OPC自動化接口標準文件。只有在引用該文件后，方可在c#中對OPC接口進行訪問。

在定義完這些對象后，下面就需要進行連接OPC Server了。要連接到OPC Server，需要首先查看要連接的OPC Server所在計算機的IP地址以及在該計算機上注冊的名稱；OPCServer注冊名稱的查看方法是在運行中輸入“DCOMCNFG”—“組件服務”—“計算機”—“我的電腦”—“DCOM配置”下查找，也可以通過OPCServer的供應商找到。例如西門子WinCC中的OPCServer的注冊名稱是OPCServer.WinCC；和利時MACSV系統的OPCServer的注冊名稱是Hollysys.MacsOPCSvr.1。

在明確了要連接的OPCServer的注冊名稱及所在的計算機的IP地址后，我們就可以使用。

當OPCServer端的Item的數值產生變化時，將會以Group1_DataChange（）事件來通知Client，同時將發生變化的Item的個數、變化的數值、時間標簽、客戶端句柄等信息發回，用戶可在該事件中對變化的數值進行處理。

這是稱之為異步讀的方式，還有一種同步讀取數據的方式，如以下代碼所示： Group1.OPCItems.Item（i）.Read（1， out Value， out Quality， out TimeStamp）

這句代碼就是以同步讀取方式的方式將Item（i）的值、數據質量和事件標簽從OPCServer端讀取出來。

2.3 DCOM配置

因為OPC是基于微軟的COM技術，如果OPC Server和Client不在同一個計算機時，就需要對Server和Client所在的兩臺計算機分別做DCOM設置，才能實現數據互通，否則Client將不能正常訪問到Server。

配置DCOM，依據系統的不同需要做不同的配置。但是通用的原則是在Server和Client所在的兩臺計算機上首先需要保證能夠互相訪問到共享文件夾，然后在各自的計算機上增加一個密碼不為空，并且用戶名和密碼都相同的用戶。另外需要在DCOM配置屬性中添加上everyone的訪問權限，以實現Client的連接。同時需要注意的是，如果已啟用防火墻軟件，則需要在所有的防火墻中添加例外，防止防火墻對OPC的阻塞。

3 結語

使用c#開發OPC Client相比其它工具而言，比較方便而且快捷，而且在穩定性和數據讀取的速度上，也有不小的優勢。我們開發的這個Client，通過在實際項目中的應用，已經完全證實了其可靠性，并且實現了一個Client同時讀取四個不同的OPCServer，總點數大概5000點的項目。

OPC依靠它自身的功能和簡便，使其迅速發展壯大，并占據了主流的位置，今后對于OPC的應用，將會越來越多，越來越普遍。