6.3.6 计算机用OPC编程

1.OPC概述

早期，程序间的数据交换用是动态数据链（DDE）。其缺点是速度慢。OPC Server/Client是OLE for Process Control的缩写，是一套利用微软的COM/DCOM技术，把OLE应用于工业控制领域。是微软处理程序间通信、数据交换的新技术。是DDE的进一步发展。

OPC Server（服务器）提供了许多的接口，Client（客户）端透过这些接口，可以取得与OPCServer相连的硬件装置的信息，而无须了解这些硬件装置的细节信息。这样，使用OPC即可把通信程序与应用程序分开。通信程序用于与PLC通信，与PLC交换数据，做OPC的服务器，Serv-er。而应用程序作为OPC的客户，Client，与通信程序交换数据。有了这个OPC，应用程序可很容易实现对PLC监控、数据采集等功能了。

用于PLC的OPC服务器除了自身实现与PLC通信的功能外，还要有一组一组接口（inter-face），以通过这些接口为客户提供服务。

OPC服务器接口由3类对象组成，相当于3种层次上的接口：服务器（Server）、组（Group）和数据项（Item）。

（1）服务器对象（Server）拥有服务器的所有信息，同时也是组对象（Group）的容器，一个服务器对应于一个OPC Server，即一种设备的驱动程序。在一个Server中，可以有若干个组。操作系统用CLSID，即128位长的标识码，识别。在每一这类文件安装时，由操作系统向其指定唯一的标识码。

（2）组对象（Group）拥有本组的所有信息，同时包容并逻辑组织OPC数据项（Item）。组是应用程序组织数据的一个单位。客户可对之进行读写，还可设置客户端的数据更新速率。当服务器缓冲区内数据发生改变时，OPC将向客户发出通知，客户得到通知后再进行必要的处理，而无需浪费大量的时间进行查询。OPC规范定义了两种组对象：公共组（或称全局组，public）和局部组（或称局域组、私有组，Local）。公共组由多个客户共有，局部组只隶属于一个OPC客户。全局组对所有连接在服务器上的应用程序都有效，而局域组只能对建立它的Client有效。一般说来，客户和服务器的一对连接只需要定义一个组对象。在一个组中，可以有若干个项。

（3）数据项（Item）是读写数据的最小逻辑单位，一个项与一个具体的位号相连。项隶属于某一个组。是服务器端定义的对象，通常指向设备的一个寄存器单元。OPC客户对设备寄存器的操作都是通过其数据项来完成的。通过定义数据项，OPC规范尽可能地隐藏了设备的特殊信息，也使OPC服务器的通用性大大增强。OPC数据项并不提供对外接口，客户不能直接对之进行操作，所有操作都是通过组对象进行的。

应用程序作为OPC接口中的客户（Client）方，硬件驱动程序作为OPC接口中的服务器（Server）方。每一个OPC Client应用程序，都可接若干个OPC Server，每一个硬件驱动程序可以为若干个应用程序提供数据。

客户操作数据项的一般步骤为

1）通过服务器对象接口枚举服务器端定义的所有数据项。

2）将要操作的数据项加入客户定义的组对象中。

3）通过组对象对数据项进行读写等操作。

每个数据项的数据结构包括三个成员变量：即数据值、数据质量和时间戳。数据值是以变量类型表示的。

……

有的厂商PLC不提供通信协议，只提供OPC服务程序。而用OPC实现通信比较方便，故越来越多被采用。

2.FinsGateway

FinsGateWay现在版本是finsgateway2003。是欧姆龙的FINS协议的驱动程序。通过该驱动，上位机可以通过各层网络（包括网络互连）来访问网上的PLC。若采用运行版（Run-time版），上位组态软件可直接通过FinsGateWay的驱动，方便地与PLC进行通信。

若采用开发版，则该软件提供Sysmac Compolet，即VB/VC控件，同样也可以为自己开发的程序提供驱动。它实质也是OPC。

FinsGateway有两种通信服务。一是FINS信息服务通信，使用网络通信命令。计算机发送，PLC响应，总是成对的。二是数据链接通信，用内存共享。在计算机方，参与共享内存称之为事件内存（EventMemory），可与PLC的DM区进行数据链接通信。事件内存还可作为FINS服务器，被其他应用访问。

图6-129a所示为FINS信息服务通信示意。它的数据交换是靠发送通信命令及接收响应实现。计算机接收到数据存于事件内存中。图6-129b所示为事件内存与PLC DM数据链接通信示意。它的数据交换是自动实现的。

图6-129 数据链接示意

FinsGateway还有网络中继功能，可跨网络通信。还有套接字代理服务器功能，允许被TCP/IP网络上程序访问。此外，欧姆龙的还有PLC reporter32数据收集软件，安装后在EXCEL表格中直接设定，可把读取DM区的数据，转为EXCEL表格显示。

3.计算机与S7-200使用OPC通信VB程序实例

西门子公司为S7-200运用OPC通信提供了S7-200_PC Access软件。它的演示版可从西门子网站下载。此软件还提供使用VB等实例程序，可用以当OPCServer与S7-200通信时，实现VB程序与OPCServer交换数据。图6-130所示为运行S7-200_PC Access后显示的画面。

图6-130 运行S7-200_PC Access程序画面

1—“Test Client Status”键 2—“Test Client”窗口

从图6-130可知，它已建立了1个PLC，为NewPLC。而在NewPLC下，建立了一个NewFold-er。在此NewFolder下，建立了两个Item，一个为NewItem，另一个为NewItem（1）。前者指定地址为QB0，后者指定地址为iVB100。并指定其为字节，可读写（RW）。

在建立PLC时，还要对PLC的站点号进行设定，以确保读写是针对该PLC的。该图设定了两个PLC，一个为站2（NewPLC），另一为站3（NewPLC（1））。

然后，用鼠标把NewItem、NewItem（1）拖放到测试窗口（Test Client）。再用鼠标左键，单击工具条上的“Test Client Status”键，如通信正常（测试窗口的Quality项good），则将显示所监控数据的值。如图所示，这时对应QB0的值为01，对应VB100的值为32。而且还打上时间印记，即14点28分00秒31毫秒。如果数据有变化，时间印记将改为当时计算机的时间。

这里只建立不多的数据，即PLC、Folder及Item监视。其实可建立更多项。监视的PLC可遍及整个PPI网络，数据项也只是受计算机及通信速度的限制。可知，有了这个软件，通过PPI网，实现计算机与S7-200通信是很方便的。什么程序不用编，做好以上建立及有关设定，即可把这个OPC的服务器运行起来，用以监视PLC的数据。

然而，它的这个OPC服务器，不能写数据，也不能处理、存储数、打印数据，或进行动画显示。所以还不能作为实际的应用程序。

为此，要有OPC客户机。本OPC可用VB、VC以至于微软的EXCEL都可作为它的客户机。图6-131所示为用VB编写的OPC客户机画面。这是西门子提供的例子程序。

图6-131 用VB编写的OPC客户机样板程序

运行该程序后，要先建立连接（点击“Connect”键），然后再点击“Add Group”键，加入组“Group2”（图中4）。再填写“Item1”、“Item2”的内容，分别为“2，QB0，byte”、“2，VW4，word”（图中3、7），点击“Add Item”键，加入项目“Item1”、“Item2”的内容。

提示：在建立连接时，指定“S7-200.OPCServer”，在加入项目时，指定“2，QB0，byte”等是不能有错的。前者代表OPC服务器名，后者代表访问的数据特征。这里的2为PLC站址，QB0为数据地址，byte数据类型。应按要求填写，不能出错。

这时，可点击“Read Syncron”或“Read Asyncron”键，进行同步或异步读数据。如读通信成功，将在图中1、11文本框中，显示所读值。

如异步读（击“Read Asyncron”键），则会在图中9文本框中，计数所读次数。如图示，已读6次。同步读则不计次数。

在图中2、12文本框中，写入合法数据，再点击“Write Syncron”或“Write Asyncron”键，如通信成功，可把所填数据写入PLC的“2，QB0”及“2，VW4”中。

如异步写（点击“Write Asyncron”键），则会在图中8文本框中计数所写次数。如图示，已读8次。同步写则不计次数。

如在图中6处的选择框中进行选定（如图示，打上对号），则只要PLC数据变化，将把变化后的数据显示在图中14、15文本框中。如不选定，则数据变化，也不把变化的数据读入。

该实例提供有全部的VB原代码，熟悉VB的读者可参阅，以得到更多的信息。

提示：一般讲，OPC的服务器程序必须运行，然后客户机才能对其进行访问。但运行上述VB程序，可不必运行S7-200_PC Access程序。因为在这个VB程序中，已加载了有关S7-200_PC Access的OPC类。这样，在表面上，虽没有单独运行OPC服务程序，但因调用这类的有关对象时，实际上等于已运行了它的程序。

以下再介绍一个实际VB程序，看其代码的编写过程。图6-132所示为这个VB实例程序窗口画面。

该程序所用控件主要有：项目文本框（Text2组）、数据文本框（Text1组）、进度条（ProgressBar1）滚动条（VScroll1）、项目数文本框（Text3）及命令按键（Command1、2、3、4、5对应于“退出”、“加入项目”、“读数据”、“写数据”及“加入项目”）。此外，还用Frame1、Picture1及Picture2做上述控件容器。

在读、写数据前，要先填写所读、写数据项目数（最多为99，图中只显示15个项目，其余的可拉动滚动条也可显示）及每个项目文本框。要填写PLC站地址（默认为2）、数据地址（S7-200定义的地址）及数据类型（可以是BOOL、BYTE、WORD或DWORD）。然后，点击“读数据”按键，则所读数据将显示在数据文本框中。如写数据，则应先在数据文本框中填写要写的数据，再点击“写数据”按键。在“进度条”上显示已完成，而又没有出错显示，则可确认数据已写入。

图6-132 VB实例程序窗口画面

1—项目文本框 2—项目数文本框 3—进度条4—滚动条 5—数据文本框

要强调的是，在建立本工程时，一定要加载如图6-132所示的关于S7-200 OPCServer的OPC类，即OPCSimensDAAutomation OPCServer类，如图6-133所示。

其过程是用鼠标左键点击工程（Project，图中1）下菜单项应用（References，图中4）。点击后，将弹出References对话框。由于安装S7-200 Access OPC软件时，已在图中3所示的路径，安装上了sopcdaauto.dll库文件，故在图中可看到“Simens DAAutomation2.0”项。选择它，并击“OK”键，将把这个OPC类加载到本工程中。

这时，可在VB平台上点击“View”-“Object Broser”菜单项，将弹出如图6-134所示的“Object Broser”窗口。

如图所示，这里 的OPC Simens DA Automation类有的成员很多。OPCItem就是其中一员，它的特性、方法很多。AddItems方法就是其中一个，可利用加入项目组。

这样，在实际上，可以不运行OPC程序，也可用VB程序，利用这些对象特性及方法，访问PLC。

有了以上加载，还要定义与这些类有关的窗口全局变量。以便在程序中使用这些变量。以下就是这些定义：

图6-133 加载OPC引用对象

1—工程（Project）菜单 2—引用对象 3—相关文件名及路径 4—引用（References）子菜单

图6-134 对象浏览器窗口

1—OPCItems（项目集合） 2—OPCSimensDAAutotion对象 3—AddItems（加入项目）方法 4—对AddItems方法解释

提示：如没有加载OPC Simens DA Automation OPCServer类，以上定义是不成立的。再次是，建立OPC连接，加入项目组。这些用初始化程序实现。初始化程序如下：

对项目的数量及具体内容可进行选择。选择后，点击“加入项目”键，则执行加入项目程序。

加入项目程序如下：

项目数变化时，可重新激发初始化。

项目数变化程序如下：

项目多时，如未显示的，可拉动滚动条使其显示。

拉动滚动条程序如下：

这时，如要读数据，可点击“读数据”按键，执行读数据程序。

读数据程序如下：

这时，如写读数据，可先在数据区填写合法数据，再击“写数据”按键，执行写数据程序。

写数据程序如下：

为了重新设定项目，要新移除现有项目，然后，再作项目填写，再加入项目。才又可重新读、写数据。此移除过程代码如下：

以上程序是西门子例子程序的简化，但可读写更多的数据。