OPC應用實踐

盧建勤 趙彥鴻

摘 要：OPC為工業監控編程帶來了便利，用戶不用再為各種復雜的通訊協議而苦惱，OPC可以說是對幾乎所有可編程控制器的萬能通訊工具。本文以InCoSol公司的S7A為例，介紹了OPC的簡單應用過程，并從使用的方便實用性和系統資源占用率兩方面給出了相關建議。從OPC服務器的安裝設置和OPC客戶端的VB編程，提出了如何使得OPC服務器更加易用和友好，為讀者提供參考。

關鍵詞：OPC;服務器;應用;客戶端;實踐

1 概述

OPC（OLE for Process Control， 用于過程控制的OLE）是一個工業標準，管理這個標準的國際組織是OPC基金會，OPC基金會現有會員遍布全球，包括世界上所有主要的自動化控制系統、儀器儀表及過程控制系統的公司。 換言之，主流的PLC廠家都是OPC的會員單位，它們的每一種主流PLC，都有相應的OPC-Server應用軟件與之配套，如西門子公司的S7-200的PC_ACCESS，S7-300/400的SimaticNET，ORMON 的ORMON-OPCserver。

這些OPC-Server軟件有什么作用？當計算機安裝了這些軟件之后，一旦運行該軟件，便主動實時采集有關PLC的數據到計算機上，然后為其他應用程序提供所需的數據。

基于微軟的OLE（現在的Active X）、COM （部件對象模型）和DCOM （分布式部件對象模型）技術。OPC包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過程控制和制造業自動化系統。

我們要編寫一個監控PLC的監控軟件，只要在程序中放一個OPC-Client的對象，或者叫控件，通過簡單的設置，就可以通過OPC-Server取到PLC中的實時數據。而且，這個方法適用于任何支持OPC的PLC。

OPC為工業監控編程帶來了便利，用戶不用再為各種復雜的通訊協議而苦惱，OPC可以說是對幾乎所有可編程控制器的萬能通訊工具。本文將在使用的方便實用性和系統資源占用率給出相關建議。

2 西門子S7-300/400OPC服務器應用

SimaticNET軟件包是西門子公司為其S7-300/400可編程控制器提供的OPC服務器軟件。在需要的計算機上安裝SimaticNET軟件后重啟。SimaticNET后臺要運行許多與之相關的進程，會占用一些系統資源，在設置數據通訊時經常會出現編譯下載失敗的問題。

在此介紹另外一個S7-300/400的OPC服務器，InCoSol公司的S7A。

InCoSol分別取自以下三個單詞Industrial Communications Solutions，意為工業通訊解決方案。這家公司的產品在其網站上只有一個，就是S7A。這款產品，它既是IFIX與西門子S7-300/400的I/O驅動程序，同時也是一個針對S7-300/400的獨立的OPCServer。

它的7.20 224版本的安裝包不到4M，不僅短小精悍，安裝過程也很友好。如果是在已安裝IFIX的計算機上，它會自動安裝到IFIX軟件所在目錄中，反之，它會提示指定一個安裝位置。作為S7-300/400的OPC服務器，它不需要西門子任何軟件的支持。

安裝完成后，它的使用也很方便，在“開始”中，就會出現如圖1的快捷項，點擊進入設置。DEFAULT.S7A是默認的配置文件，也是一個配置的實例。此實例中六項代表六種不同的接口和協議。如圖2所示。

我們以通過ETHERNET建立OPC與S7-300PLC的連接為例，介紹設置過程，點擊File->New，或者點擊工具欄上的New，新建一個配置文件，如圖3。

然后點擊File->Save，取個名稱為TEST.S7A，保存;點擊Option

->Setup，跳出一個對話框，點擊Default Path，輸入TEST.S7A，表明OPC服務運行時的工作配置文件，如圖4。

具體配置過程如下：第一步，添加一個Channel（通道），選擇接口協議S7 TCP/IP，通道的名稱可以由系統自動產生，并使能。第二步，添加一個Device（設備），設備名稱修改為PLC1，配置IP地址為192.168.100.101，并使能，如圖5。如有多臺PLC，則繼續添加設備。第三步，添加Data Block（數據塊），指定數據區域，起始地址，數據長度，并使能。根據需要添加一個或多個數據塊。設置完成，保存。點擊Display Mode->Start進行運行，Display Mode->Stats Mode，立即可以看到通訊狀態。

上述的三步，回答了三個問題，一是用什么通訊，用鼠標點擊選擇即可;二是和誰通訊，輸入相應PLC的IP地址即可;三是要什么數據，選擇PLC的存儲區域，輸入起始地址和字節數。S7A作為OPC服務器軟件，安裝方便，簡單易用，功能強大，是優秀的OPC服務器軟件的典范。

3 OPC客戶端應用

OPC服務器軟件正常運行后，就可以采集到PLC的實時數據。這些實時數據提供給OPC客戶端軟件使用，這個OPC客戶端軟件可以是組態軟件的一個I/O驅動程序，也可以是一個獨立的應用程序。

當前作為針對PLC的數據監控系統，大多采用組態軟件平臺開發，而較少采用VB/VC等通用平臺開發。即使采用組態平臺開發數據監控系統，當用戶提出一些復雜的報表系統，或者是給模擬屏發送顯示數據之類的功能，組態平臺就力不從心，甚至無法實現，而用VB編寫一個OPC客戶端的小程序，就可以輕松完成此類功能。

下面舉個簡例：PLC1是S7-300/400站點，S7A作OPC服務器。標簽是OPC服務器和OPC客戶端交換數據的基本單位，例中是3個標簽。在VB中先定義一組全局變量，這是OPC客戶端必須要有的。

Private Const TagNum = 3? ? ? ? ? ? ? ? ?'標簽數

Dim WithEvents MyOPCServer As OPCServer ? ?'OPC服務器對象

Dim MyOPCGroupColl As OPCGroups? ? ? ? ?'OPC標簽組集合

Dim WithEvents MyOPCGroup As OPCGroup'OPC標簽組

Dim MyOPCItemColl As OPCItems? ? ? ?? ?'OPC標簽集合

Dim ServerIDs（） As Long? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?'服務端標識

Dim ClientIDs（1 To TagN） As Long? ? ? ?? ?'客戶端標識

Dim ItemIDs（1 To TagN） As String? ? ? ? '標簽標識

Private Sub StartClient（）? ? ? ? ? ? ? ? '啟動OPC客戶端

Dim Errs（） as long

On Error Resume Next

For nn = 1 To TagN? ?'初始化客戶端標識，每個標簽有唯一的數字

ClientIDs（nn） = nn

Next nn

ItemIDs（1）= "PLC1：DB1.DBW0"? ?? ? '整數型

ItemIDs（2）= "PLC1：DB1.DBW2"? ? ? ? ?'整數型

ItemIDs（3）= "PLC1：DB1.DBF4"? ?? ? ?'浮點型

MyOPCServer.Connect? "InCoSol.S7AOPC" ，? "127.0.0.1"

Set MyOPCGroupColl = MyOPCServer.OPCGroups

MyOPCGroupColl.DefaultGroupIsActive = True

Set MyOPCGroup = MyOPCGroupColl.Add（"ABC"）

Set MyOPCItemColl = MyOPCGroup.OPCItems

MyOPCItemColl.AddItems TagN， ItemIDs， ClientIDs， ServerIDs， Errs

MyOPCGroup.IsSubscribed = True

End Sub

只要運行StartClient（可以放在FormLoad中），即可連接OPC服務器。OPC服務器總是在客戶端第一次連接時，發送全部標簽的數據，然后，只發送數據產生變化的標簽。OPC客戶端則在接收到數據后，激活DataChange事件，我們可以在此事件中處理數據。

Private Sub MyOPCGroup_DataChange（ByVal TransactionID As Long， ByVal NumItems As Long， ClientHandles（） As Long， ItemValues（） As Variant， Qualities（） As Long， TimeStamps（） As Date）

'在此加入數據處理代碼

End Sub

4 OPC的工作效率問題

有了OPC服務器，用戶取得PLC的實時數據變得簡單了。如果只是從一臺或幾臺PLC中，取幾個或幾十個數據，那一切表現都正常;而當監控軟件要通過OPC從幾十臺PLC中，取幾百到幾千個數據時，問題就來了，系統變得很慢，CPU占用率高達90%以上。SimaticNET，ORMON-OPCserver我們都有應用案例，說明它們的效率是不高的。

下面我們來探討一下如何提高OPC的工作效率。OPC服務器的兩個主要工作，一是和PLC通訊，二是和OPC客戶端通訊。當OPC服務器和OPC客戶端運行于同一臺計算機時，相比這兩者占用的時間和系統資源，前者占了絕大部分。因為前者使用的網絡等硬件資源帶寬通常小于100MBPS，而后者是CPU和內存之間交換數據通常大于10000MBPS。

因此，提高OPC服務器和PLC通訊的效率是關鍵。這個效率取決于兩個因素：通訊次數和數據量。當OPC服務器要從PLC取得數據量一定時，通訊次數越少，則通訊效率越高。

SimaticNET，ORMON-OPCserver效率不高的原因是它們和PLC通訊的次數太多或者數據太多了。假設之一：OPC客戶端所需的每個標簽，OPC服務器都要和PLC進行一次通訊，這樣通訊次數太多自然效率低下;假設之二：OPC服務器讀取PLC所有存儲器的數據，這個工作量很大，這樣的通訊數據太多次數也不少，數據利用率低，總體效率也不會高。

S7A作為OPC服務器，增加了一項數據塊定義，用戶可以把所需數據標簽盡量集中到一個或幾個數據塊中，減少了通訊次數，提高了數據利用率。它為所有PLC廠家樹立了OPC服務器的典范。

5 結束語

本文以S7A為例，介紹了OPC的簡單應用過程，給出OPC服務器的安裝設置和OPC客戶端的VB編程，提出如何使得OPC服務器更加易用和友好及如何提高OPC的效率，為讀者提供參考，以適應復雜工程項目的需求。

參考文獻：

[1]呂正斌.淺析OPC應用[J].2009.

[2]崔堅.西門子工業網絡通信指南[S].2006.

[3]OPC基金會.數據訪問自動化接口標準規范[S].1999，2（02）.