基于OPC技術的DCS數據獲取的實現方法

韓萌萌 任帥男

摘 要：介紹了基于OPC技術的DCS數據獲取的原理和方法，結合實際敘述了上位機軟件DCS與OPC服務器之間的通信以及OPC服務器與OPC客戶端之間的通信，重點給出了關鍵程序示例。在OPC數據交換接口的基礎上，后續的上層應用系統的開發變得簡捷高效。

關鍵詞：OPC技術；數據獲取；DCS

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A

隨著企業信息化建設的投資比例增大，許多企業為了實現不同生產裝置的DCS系統和數據采集接口之間的數據通訊，解決生產管理過程中的上層監控與底層控制脫節的問題，提高企業生產效益，OPC技術應運而生。OPC作為軟件和硬件之間數據通信的橋梁，是一種標準。本文應用了OPC技術規范作用于DCS系統實現數據獲取的目的。

1 OPC技術

OPC（OLE for Process Control），是微軟公司以COM/DCOM技術為基礎，采用客戶端/服務器模式，開發出的應用于控制領域的一種工業標準。針對當前工業控制領域不同生產裝置互相通信的要求，OPC為其制定了完整的編程接口屬性和方法，這就為不同設備包括軟硬件之間的交互訪問提供了依據[1]。

OPC既可以應用于本地PC機，同時也支持網絡內不同應用程序間包括跨平臺應用程序間的通訊，實現了硬件設備與系統軟件之間實時通訊。該規范的基本思想是：由支持OPC接口的硬件廠商開發對應其硬件設備的OPC服務器，負責獲取硬件設備生產的數據并暫存；OPC客戶端，即支持OPC接口的系統軟件就可以通過連接OPC服務器來讀寫之前獲取到的數據。OPC連接模式如下圖所示。

OPC服務器支持兩種類型的數據訪問接口：自動化接口（Automation interface）；定制接口（Custom interface）。兩種接口定義了OPC客戶端和OPC服務器之間進行通訊的方法。用戶可以自己編寫OPC客戶端程序，在客戶端程序中調用OPC服務器對象接口及對應的方法來訪問OPC服務器讀寫數據。

一個OPC數據訪問服務器中包含3類對象模型，OPC服務器（Server）、OPC組（Group）、OPC項（Item）。它們之間的聯系是Server對象維護有關服務器的信息并作為Group對象的容器，而Group對象維護有關其自身的信息，提供包容Item對象的機制，并管理Item對象[2-3]。

2 OPC客戶端程序的設計開發

這里采用了Java語言編寫的開源項目J-Interop和Utgard實現OPC客戶端[4]。

2.1 Utgard

Utgard屬于Openscada開源項目，基于J-Interop做的，純Java語言編寫，具有跨平臺的特點，用于和OPC Server進行通訊。Openscada可以很好的實現與OPC服務器的連接以及讀寫數據的功能，并且可以隨時獲取和修改OPC的Server和Item的屬性狀態信息等。而J-Intgard是純Java封裝的用于COM/DCOM通訊的開源項目。需要注意的是，在使用Utgard之前需要配置好服務器端的DCOM組件。

2.2 使用Utgard訪問OPC server

開發步驟及相應代碼大致為：

（1）導入關鍵jar包。

（2）編寫配置文件，設置連接服務器的主機用戶密碼等信息。

（3）遍歷當前所連接的服務器上所有支持OPC DA2.0規范的OPC服務器應用。

（4）創建ConnectionInformation類。

final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation（）；

ci.setHost（host）；

ci.setClsid（serverList.getClsIdFromProgId （"Matrikon.OPC.Simulation"））；

ci.setUser（user）；

ci.setPassword（password）；

其中通過Clsid的方式查找OPC Server更快，但如果事先不知道clsid，也可以通過ServerList類的getClsIdFromProgId方法來查詢相應OPC

Server名稱的Clsid。

（5）創建Server類并連接：ScheduledExecutorService exec = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor（）；

Server server = new Server（ci， exec）；

server.connect（）；

（6）Utgard有兩種數據訪問方式——直接通過item的read/write方法或者使用AccessBase（讀取數據）。需要注意的是，不管采用哪一種方式，返回結果都是通過ItemState類來獲取，通過調用ItemState的getValue方法可以獲得訪問結果，返回結果是JIVarant類型的，里面包含了OPC訪問時的各種類型及處理方法。

按照上述方法步驟，使用Utgard連接至OPC服務器，然后使用Async20Access類隔時間段地進行異步讀取數據。客戶端程序在Windows下和Linux下均能成功連接OPC Server，并獲取到數據。

3 結語

本文給出了利用OPC技術實現DCS數據獲取的方法，基于Java語言成功開發出OPC客戶端并實現跨平臺連接OPC服務器。這一構建方法為工業領域上層應用系統的開發提供了一種有效途徑[5]。

參考文獻：

[1]胡強，趙英凱.OPC技術在DCS與工廠管理網數據通訊中的應用[J].工業儀表與自動化裝置，2002（03）：25-28.

[2]王燕，王健.OPC接口技術在DCS數據交換中的應用[J].微計算機信息，2010，26（31）：48-49+37.

[3]晏明軍.基于Java的OPC客戶端的實現[J].電子技術，2010，47（07）：56-57.

[4]孫亮清.用Java實現OPC客戶端[J].上海船舶運輸科學研究所學報，2011，34（01）：34-37.

[5]謝鵬華，牛昱光.DCS遠程監控實驗教學系統的OPC技術實現方法[J].太原理工大學學報，2011，42（02）：149-154.