（电力系统及其自动化专业论文）opc规范及其在轨道交通综合监控系统中的应用.pdf

国电自动化研究院硕士论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fi n d u s t r yp r o c e s sc o n t r o la n dc o m p u t e rt e c h n o l o g y , s e a m l e s si n t e g r a t i o no fd i f f e r e n ts y s t e m s ，b e c o m i n gg e n e r a lt r e n d s ，b r i n g sa b o u tt h e n m s s a n c eo fr a d o n ss t a n d a r d sa n ds p e c i f i c a t i o n si n c l u d i n go p c s p e c i f i c a l i o n a sa l l i n d u s t r yp r o c e s sc o n t r o ls p e c i f i c a t i o n , t h ea p p f i c m i o no fo p cs p e c i f i c a t i o n ，w i t h f a v o r a b l yo p e n n e s sa n di n t e r o p e r a b i l i t yt oi n t e g r a t et h ef i e l dd e v i c e sf l e x i b l y , p r o v i d e db yd i f f e r e n tp r o v i d e r sw i t hd i f f e r e n tc o m m u n i c a t i o np r o t o c o l s b e c o m e s m o r ea n dm o r e 、i d e l yi nt h ei n d u s t r yp r o c e s sc o n t r o ls y s t e m s i nt h i s p a p e r , f i r s t l y , i ti s s oa l li n d e p t hs t u d yf o rv a r i o u so p cs p e c i f i c s p e c i f i c a t i o n sa n dc o mc o m p o n e n tt e c h n o l o g y , w h i c hi st h ec o r et e c h n o l o g yo f o p c 。t h a ti t i st h eb a s i c so fo p ca p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t b e c a u s eo p cd a t a a c c e s s ( o kd a ) s p e c i f i c a t i o ni sf u n d a m e n t a li na l lt h eo p cs p e c i f i c a t i o n sa n d e f f e c t i v eo p c a p p l i c a t i o ns y s t e mc o n s i s t sa l w a y so fo p cs e r v e r sa n do p c c f i e n t si t i sr e s e a r c h e df o rt h ei m p l e m e n t a t i o n so fo p td ac l i e n ta n do p cd as e r v e r i n c l u d i n gt h ei m p l e m e n t a t i o na n da p p l i c a t i o no fp r o x y s t u bc o m p o n e n t sf o ro p c 、 t h ei m p l e m e n t a t i o no fo p ci n t e r f a c e sa n do p ce n u m e r a t i o n s 、t h ei m p l e m e n t a t i o no f r e g i s t e r i n go p c s e r v e r sa n db r o w s i n go p cs e r v e ra d d r e s ss p a c ea n de t c i na d d i t i o n ， b o t ho p cc l i e n ta n do p c 辩r v e rd e v e l o p m e n tk i t , n a m e l yn o s d l la r e i m p l e m e n t e d , w h i c ha l ls u p p l yo p c d a2 0s p e c i f i c a t i o n t h ea p p l i c a t i o nf t a m eo fo p cf o rr a i lt r a f f i ci n t e g r a t e ds u p e r v i s o r yc o n t r o l s y s t e ma n da ni m p l e m e n t a t i o ns c h e m et oi n t e r l i n ko p cd as e r v c r sb yu s i n go p c d a s p e c i f i c a t i o na r eb r o u g h tf o r w a r di nt h er e a ro ft h i sp a p e r f u r t h e r m o r e , a no p c d a c f i e n ta p p l i c a t i o np r o g r a mi si m p l e m e n t e dt oi n t e r l i n ko i cd as e r v e r s k e y w o r d s ：o p c ，c o m ，o p cc l i e n t ，o p cs e r v e r ， r a i lt r a f f i ci n t e g r a t e ds u p e r v i s o r yc o n t r o l n 国电自动化研究院硕士论文 第一章绪论 第一章绪论 1 1课题的研究背景和意义 进入新世纪以来，随着国民经济发展，我国城市化的进程大大加快，城市人口急剧膨 胀我国大城市的客运量迅速膨胀交通拥挤、阻塞和混乱的现象日盏严重，交通拥挤状况 影响了城市经济和社会活动的正常秩序和居民的出行这也是世界交通领域近十余年来面 临的一个共同问题。目前。世界各国为解决城市交通拥堵，降低大气污染都做出了不懈的努 力，积累了大量的好的经验和做法，其途径之一就是发展客运量大、快捷，安全、准时， 环保的城市轨道交通。另外，轨道交通对国民经济增长具有积极的推动作用，将产生巨大的 社会和经济效益 城市轨道交通是指利用轨道作为车辆导向的运输方式。并以客运为主，以电能为动力， 采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通之总称，一般包括有轨电车、地铁，轻轨交通、单 轨交通和市郊铁路5 种子系统。轨道交通是现代化都市的标志之一 目前，世界上已有1 3 0 多个城市兴建了地铁和轻轨交通。我国百万人口以上的特大城 市有3 3 座，其中，有2 2 座城市正在积极规划筹建或扩建地铁和轻轨。在城市公共交通中， 轨道交通发挥了重要作用。轨道交通正日益受到世人的普遍关注，国内外实践证明，城市轨 道交通系统符合大城市客运需求发展和城市可持续发展的原则。 从全国范围看，以北京为中心的城市轨道交通大网络，以上海为中心的长江三角洲轨 道交通大网络和以广州、深圳为双中心的珠江三角洲轨道交通大网络将在近十到二十年内 形成，而沈阳、大连、天津、成都，西安、南京，苏州、杭州、武汉，重庆等大城市的轨 道交通也呈星罗棋布之势。中国将是世界上城市轨道交通最大的市场，中国城市轨道交通 在经济发展大潮推动下必将会进入新的里程碑。 在这样一个背景下，推动了各种新技术，特别是自动化技术在轨道交通中的应用，城市 轨道交通自动化技术不仅包含列车的自动化技术，还包含在轨道交通领域的信号，通信、 电力、环境与设备系统，防灾自动报警系统、自动售检票、屏蔽门乘客资讯等系统的自动 化技术。为简述方便。下面仅以地铁为例。从整体上来讲，地铁的运营管理可分为三个部 分：列车运行管理，车站站务管理，设备运转管理。列车运行管理主要是指对列车的运 行调度指挥，是保证列安全和准点的信号控制管理系统；车站站务管理主要是车站秩序管 理、票务管理和安全管理，保障乘客上、下车和列车的到发的安全和正点，避免站内发生 意外事故；设备运转管理以机电设备管理为主，主要是供电系统和地下车站中的通风和空 调系统。为保证乘客的安全、列车的有效运行和设备的正常工作，必须对地铁各个环节进 行监控管理。而地铁的监控管理主要靠城市轨道交通自动化系统来实现。早期的轨道交通 自动化监控系统，一般都按照系统得控制功能、控制对象、控制范围、控制特点进行分界。 将全线系统划分为若干个子系统，每个子系统使用一套计算机实现控制，各个计算机控制 系统之间是互相孤立的，这就是所谓的分立系统。多岛控制方式的分立系统可以保证各个 控制子系统独立运行，互不干扰，但却不能实现资源信息的共享系统之间的信息关联不 够，处理突发事件的综合应变能力较差，各个自动化系统操作平台与管理软件彼孤立且数 量多，全面掌握难度较大，造成各个自动化之间互相不了解导致运行与维护的成本较高。 随着计算机、自动控制技术、计算机通讯网络技术特别是大型计算机监控系统技术的 飞速发展，通信网络的带宽增强，高速交换以太网技术的成熟，数据库技术特别是实时分 布式数据库的广泛应用，地铁的多岛控制的分立系统被打破，分立的监控系统逐步地走综 合自动化监控所谓的地铁综合自动化监控系统是地铁各专业自动化系统采用统一的计算 国电自动化研究院硕士论文 第一章绪论 机硬件和软件平台，无论是电力监控、设各监控，还是行车调度监控、通信监控，它们都建 立在一个统一的计算机网络平台上由一个统一的软件体系来进行系统集成。 由于地铁监控系统得接口技术涉及面极广。既包含现场设备集成接入的数据采集技术， 也包含子系统互联或集成的信息交换技术；既体现计算机软，硬件技术又反映着集成商 的综合管理能力。是系统集成的关键技术之一。但由于在地铁综合自动化监控系统中，控制 设备繁杂各种接口协议不统一，给各个子系统的接口集成互联带来了很多的困难。要解决 这个问题，接口集成系统必须采用国际统一标准规范协议，以统一的数据接口规范、结构 形式，工作原理、使用风格，以及抑制的分析和开发方式来建立与子系统和设备的连接， 并在此基础上构建平台化的接口框架，实现子系统或设备的无缝接入。目前，在众多的数 据通信规范协议中，最为流行的就是工业过程控制规范o p c 规范。因此，研究o p c 规范 和o f c 规范在轨道交通综合监控系统中的应用十分有意义。 1 2o p c 规范概述 o p c 是0 l ef o rp r o c e s sc o n t r o l 的缩写( ( o 代表o l e ( 对象链接和嵌入) ，p ( p r o c e s s 过程) c ( c o n t r o l 控制) ) ，意思是把o l e 用于工业控制领域。负责制定o p c 规范的是一个非盈利性的 组织o p c 国际基金会，其成员主要是由世界领先的自动化厂商组成，并且由微软提供幕后的 技术支持。o p c 规范以组件对象模型和分布式组件对象模型( c 咖d c 伽) 技术为基础，采用客 户服务器( c l i e n t s e r v e r ) 模式，定义了一组c o g 对象及其接口规范。o p c 规范定义了客户程 序与服务器程序进行交互的方法。但并没有规定具体的实现，o p c 服务器可由不同供应商提 供，其代码决定了服务器访问物理设备的方式、数据处理等细节但这些对o p c 客户程序来 说都是透明的，只需要遵循相同的规范或方法就能读取服务器中的数据。通过o 叫接口，o p c 客户程序可以和一个或多个提供商的o p c 服务器连接。同时一个0 p c 服务器也可以和多个客户 程序相连，形成多对多的关系。任何支持0 p c 的产品都可以无缝地实现系统集成。由于o p c 技术基于d c 0 m ，所以客户程序和服务器可以分布在不同的主机上，形成网络化的监控系统。 简而言之，如图1 - 1 所示，我们可以把o p c 作为标准的软件总线，它简化了来自不同供 应商的现场设备和p c 应用软件( 如可视化工控软件和商用管理系统) 之间的通讯接口。使 得硬件制造商为其设备所开发的接口程序数量减少到一个o p c 服务器接口程序；同样。软 件制造商也只需开发唯一的通讯接口程f f o e c 客户端，这样不仅有利于制造商节约开发成本， 而且也有利于最终用户快速高效地实现系统集成。 应用客卢端x 0 p c 接口 软件总线 鹰雕客户端y 0 p c 接口 0 p c 服务器 cano p e n 。 can o p e n 网络 0 p c 服务器 p r o f l 8 u s 丁一 p r o f i b u s 网络 0 p c 服务嚣 条码嘲读器 0 p c 服务器 接曩程序 串口坍议 通讯接口协议 图1 1 标准软件总线o p c 使得各种网络接口协议得以集成 对以往的自动化系统而言。大部分时间和金钱花在保证系统及设备之问共享信息上， o p c 减少了许多由于缺乏开放标准给系统集成带来的问题，通过缩短开发周期和广泛选择 2 国电自动化研究院硕士论文 第一章绪论 供应商产品能大大节省用户的时间和资金。 图1 - 2 基于o p c 接口的综合监控系统 在轨道交通综合监控系统中采用o p c 作为系统集成的子系统和设备接入接口就可 以非常灵活地搭建集成系统。如图l - 2 所示。综合监控系统统归o p c 接口直接接入了两台 设备和一个子系统，子系统业通过o p c 接口接入了一台设备。在这里，设备和子系统对于 综合监控系统而言成为同一类对象，监控系统可以用统一的形式进行处理。 1 3 论文研究的主要内容 本论文在研究o p c 的各种具体规范和o p c 规范的核心技术c o m 组件技术的基础上，提 出了o p c 在轨道交通综合监控系统中的应用框架，并根据其需要，实现了o p cd a 客户端应 用程序，它可以连接0 p cd a 服务器。支持o p td a1 0 和2 0 规范；实现了o p c 服务器开 发包n o s d l l 。它支持o p cd a2 0 规范 并根据具体的实际需求实现了可以进行多个o p c d a 服务器互联的o p c 客户端。 具体来讲，论文共分为五章，各章的主要内容如下： 第一章，概述了课题研究的背景和意义阐述了城市轨道交通综合自动化监控系统的发 展。简要的介绍了o p c 标准规范的概念、意义及其特点，最后给出了论文的主要工作内容。 第二章，主要研究o p c 的各种具体规范。重点研究o p cd a2 0 ，3 o 定制接口规范，详细 的分析了各种规范的具体接口的使用方法和注意事项等相关问题。 第三章，主要是研究o p c 规范的核心技术c o m 组件技术，主要包括i d l 接口定义语言和 m i d l 工具的使用、c 伽组件的注册和卸载、如何实现c o m 进程外服务程序，c 0 1 1 中的可连接对 象及其如何使用m f c 来实现可连接对象技术，在v c + + 6 o 中如何使用m f c 进行c o m 编程开发等 技术； 第四章，首先给出了0 p c 在轨道交通综合监控系统中应用的整体框架；接下来研究了0 p c d a 客户端应用程序的开发和实现，主要内容包括o p td a 客户端的实现方式，o p c 规范的代理 存根的实现及其使用、客户端接口的实现、o p cd a 客户端的设计思想、开发流程及其实现 步骤等内容；随后，研究了o p cd a 服务器应用程序的开发和实现，给出了o p c 服务器的开发 流程及其实现主要步骤，分析了o p c 服务器的系统框架和实现技术细节，并结合国内外的服 务器开发情况，实现y o p c 服务器开发工具包的开发，包括服务器类厂的实现、服务器的注 册和卸载、服务器地址空间的浏览、数据项的读写等功能，它支持0 p cd a2 0 规范。最后， 我们还通过一个具体的实例：实现了通过o p c 客户端应用程序实现多个o p c 服务器之间的相互 通信工作，并把它应用到国电南瑞科技股份有限公司在广州大学城的项目中的电力监控系统 和西门子的弱电集成主控系统的互连去。 第五章，全文总结及展望。 3 国电自动化研究院硕士学位论文 第二章o p c 标准规范研究 第二章o p c 标准规范研究 在前一章我们简单的介绍了o p c 规范的概念及其意义，这一章。我们将详细的介绍 o p c 各种具体规范，包括o p c 的分类、o i c 各种具体规范的接口的作用与使用方法等， 重点介绍o p c d a 规范。 2 1o p c 的总体结构 2 1 10 p c 规范的发展历程和分类 o p c 规范最初的目标是尽快制定一个工业标准。因此最初版本侧重于实时数据存取、 报警事件处理和历史数据存取等方面，安全性批处理等附加的规范则在随后的版本中定义， 如下表2 - i 所示： 规范类别缩写发布时间版本内容 c o m m o n1 9 9 8 一l o - 2 71 0 0通用规范 2 0 0 2 一0 9 2 41 i o d a t a a c c e s sd a1 9 9 哂0 9 1 0 0 1 9 9 9 加1 2 0 42 0 2数据存取规范 2 0 0 2 0 6 _ 2 82 0 5 2 0 0 3 - 0 3 - 0 53 0 0 a l a r ma n de v e n 协a e 1 9 9 8 1 2 i 0 i 事件与报警规范 2 0 0 2 1 0 0 21 1 0 h i s t o r i e a ld a ma c c e s sh d a2 0 0 i 0 t 一2 6i 0 0 历史数据访问规范 2 0 0 3 1 2 1 01 2 0 b m e h1 9 9 9 1 2 t 0 0 批处理规范 2 0 0 l _ 0 7 一1 92 0 0 s e c u r i t y 2 0 0 l 加1 2 6i 。0 0 安全性规范 x m 吐d a ma c c e s sx m 【d a2 0 0 3 0 7 - 1 2i 0 0 数据存取的x m l 规范 d a t ae x c h a n g ed x2 3 - 0 3 i l 1 0 0 服务器间数据交换规范 c o m p l e x d a t ac d2 0 0 3 1 2 1 01 复杂数据规范 c o m m a n d s2 0 0 4 - 0 4 - 0 61 0 0 x m l 广a e 开发中 表2 一lo p c 规范的发展历程 从上面的表格中，我们可以看出，o p c 规范十分的庞大，繁杂，就目前来讲，o p c 规 范大体上可以进行如下分类： o p c 数据存取规范( o p cd a 。o p cd a t aa c c e s ss p e c i f i c a t i o n ) 0 p c 报警与事件处理规范( 0 p ca e 0 p ca l a r ma n de v e n t ss p e c i f i c a t i o n ) o p c 历史数据存取规范( o p c 册a 。o p ch i s t o r i c a ld a t aa c c e s ss p e c i f i c a t i o n ) 0 p c 批晕过程规范( o p cb a t c hs p e c i f i c a t i o n ) o p c 数据交换规范( o p cd x ，o p cd a t ae x c h a n g es p e c i f i c a t i o n ) o p c 安全性规范( 0 p cs e c u r i t ys p e c i f i c a t i o n ) 4 国电自动化研究院硕士学位论文第二章o p c 标准规范研究 0 p c 几数据存取规范( d e cx 虬d a ，o p cx m ld a t aa c c e s ss p e c i f i c a t i o n ) o p c 复杂数据规范( 0 f cc d ，o p cc o m p l e xd a t as p e c i f i c a t i o n 在本章的以下的章节中我们将会具体的介绍上面提到的各种具体规范，包括规范的 作用，接口定义，接口的使用方法等内容由于我们论文的重点是研究o p c d a 的客户端 和服务器端的软件开发，因此，我们将会重点介绍o p cd a 规范。 2 1 20 p c 规范的通用接口 这- - d 节是我们进行各种0 p c 具体规范研究的必备知识，这些内容主要来自0 p c 基金 会所发布的0 p c 通用规范“( 0 p cc o m m o ns p e c i f i c a t i o n s ) 从0 p c 规范的软件开发角度来讲，o p c 规范可以分为o p c 服务器和o p c 客户端两个 部分0 p c 客户端主要是上层应用的实现，它通过接口与0 p c 服务器进行通信，间接对现 场数据进行存取0 p c 规范描述了0 p c 服务器需要实现的c 0 t l 对象及其接口，它分别定义 了定制接口( c u s t o mi n t e r f a c e ) 和自动化接口( a u t o m a t i o ni n t e r f a c e ) 这两种接口。0 p c 服务器必须实现0 p c 规范里面定义的定制接口同时也可以选择实现自动化接口。在我们 以后的章节中，如不加以说明，我们所说的接口均指定制接口。 定制接口为用c c + + 语言编写的客户程序带来灵活高效的调用手段，而自动化接口主 要针对v b 、e x c e l 等高级商业应用程序，大大地方便了利用它们进行客户程序的开发。在 有些情况下，o p c 基金会提供了标准的自动化接口封装器( w r a p p e r 此l ) ，以方便自动化接 口和定制接口之间的转换，使采用自动化接口的客户程序也可以访问只实现了定制接口的 服务器。典型的0 p c 应用程序结构。如图2 - i 所示 图2 - i 典型的0 p c 结构 实际上。在后面的各种具体规范中，我们将会发现，o p c 接口还可以分为o p c 必选 接口和可选接口两大类。o p c 服务器必须实现必选接口，同时可以选择实现可选接口。 在内存管理方面根据c o m 规范：为了防止内存泄漏，不管请求o p c 服务器的服务 是否成功，释放所分配的资源是o p c 客户端的责任。 为了使o p c 客户端能够允许o p c 服务器请求卸载功能。客户端必须创建一个接收器 来实现l o p c s h u t d o w n 接口具体的实现方法主要用到可连接对象思想，可连接对象技术 在第三章进行详细介绍，此接口的具体实现方法我们将会在后面的o p cd a 客户端和服务 5 国电自动化研究院硕士学位论文第二章o p c 标准规范研究 器端开发中进行详细的介绍。 1 0 p c c 0 _ i o n 接口这是0 p c 规范的通用接口，主要是用来设置和查询本地化标识。是 一个0 p c 规范的通用接口，其他的o p c 服务器( 如d a 、a e ，髓a ) 都可以共享这个接口。 o p c 服务器的安装和注册问题主要使用到了组件目录技术。对于如何实现o p c 服务器 安装和注册。我们将会在后面的o p cd a 服务器的开发章节中进行介绍，至于客户端如何浏 览本机或远端机器的所有服务器，主要使用了i o p c s e r v e r l i s t 接口，我们将会在后面的 o f cd a 客户端开发中进行介绍。 2 2o p c 数据存取规范 o p cd a 规范是我们论文的重点，o p cd a 规范目前大家都在使用的是2 0 版本，但 为了适应h i 忙m e t 互联网的发展，和o f cx m l - d a 保持一致，o p c 基金会发布了3 0 版本。 我们将会重点介绍o p c d a 2 0 接口规范曲和3 0 接口规范【3 l 。 2 2 1o p c 数据存取规范简介 对象接口d a l od a 2 od a 3 0 i u i 妇o w nrrr i o p c s e r v e rrrr i o p c c o m m o n nrr i c o n n e c t i o n p o i n t c o n t a i n e r nrr o p c s e r v e r l o p c i t c m p r o p c r f i e s nrn 1 0 p c b r o w s e n nr i o p c s e r v e r p u b l i c g r o u p s oon i o p c b r o w s e s e r v e r a d d r e s s s p a c e o on 1 0 p c i t e m l 0nnr i u n k n o w n rrr l o p c i t e m m g t rrr i o p c g r o u p s t a t e m g t rrr 1 0 p c g r o u p s t a t e m g t 2 n nr i o p c p u b l i c g r o u p s 眦m g t oon o p c g r o u p i o p c s y n c i o rrr i o p c s y n c l 0 2 nnr i o p c h s y n c l 0 2 nrr i o p c a s y n c l 0 3 n nr i o p c i t e m d e a d b a n d m g t nnr i c o n n e c t i o n p o i n t c o n t a i n e rnrr i o p c i t e m s a m p i i n g m g t nno l o p c a s y n c i o ron i d a t a o b j e e t ron 表2 - 2o p cd a 各种版本支持的定制接口比较 注：r ：表示毖须实现的接口： 6 国电自动化研究院硕士学位论文 第二章o p c 标准规范研究 o ：表示可以选择实现的接口； n ：表示该版本根本不支持的接口。 o p c 数据存取规范是o p c 基金会最初制定的一个工业标准其重点是对现场设备的在线 数据进行存取。该规范也分为定制接口规范和自动化接口规范两部分两种接口完成的功能 类似。下面主要介绍定制接口的规范中基本的对象和接口功能。o p c 数据存取规范实现了实 时数据的同步，异步读写访问和数据自动刷新，通琵t c o m 的连接点技术实现了服务器方到 客户方的通讯，即定时或当数据变化超过一定范围时向客户方发送变化的数据。 总体上说，一个o p c 的数据存取服务器中包括几类对象：服务器( s e r v e r ) ，组( 6 r o u p ) 和项( i t e m ) o p c d a 服务器对象和组对象各种版本支持的定制接口如表2 - 2 所示。 o p c 服务器对象维护有关服务器的信息并作为o p c 组对象的包容器，可以动态地创 建或释放组对象 而o p c 组对象维护有关其自身的信息，提供包容o p c 项的机制，并管 理o p c 项；o p c 项则表示了与o p c 服务器中数据的连接，它并不是数据源，而仅仅是与 数据源的连接图2 - 2 示意了这几个对象的相互关系以及他们和o p c 客户程序的关系。 图2 - 2o p c 数据存取服务器中对象及与o p c 客户的相互关系 从定制接口的角度来讲o p c 项并不是可以由o p c 客户直接操作的对象，因此o p c 项没 有定义外部接口，所有对o p c 项的操作都是通过包容该项的o p c 组对象进行的。而o p c 服务 器对象和组对象是聚合关系，即o p c 服务器对象创建o p c 组后，将组对象的指针传给客户。 由客户直接操纵组对象。这样既提高了数据存取的速度也易于功能扩展体现了组件软件的 重用性。 在o p cd a3 o 定制接口规范中，从0 p cd a 服务器端来讲，必须实现三类对象：服务器 ( s e r v e r ) ，组( g r o u p ) ，数据项( i t e m ) 。服务器( s e r v e r ) 对象必须支持以下六个接口： i u n k n o w n i o p c s e r v e r 、i o p c c o m m o n 、i o p c b r o w s e 、1 0 p c i t e m i o 、i c o n n e c t i o n p o i n t c o n t a i n e r 。 而组( g r o u p ) 对象必须支持以下十个接口：i un k n o w l l 、i o p c i t e m l g t 、i o p c g r o u p s t a t e m g t 、 i o p c g r o u p s t a t e m g t 2 、i o p c s y n c i o 、i o p c s y n c l 0 2 、i o p c a s y n c l 0 2 、i o p c a s y n c l 0 3 、 i o p c i t e m d e a d b a n d m g t ，i c o n n e c t i o n p o i n t c o n t a i n e r ：另外还有一个可选的接口 i o p c i t e m s a m p l i n g m g t ；而对于数据项( i t e m ) 对象是不对客户端提供接口的。从客户端的角 度看，每一个数据项并不对应一个对象，对数据项的操作需要借助于其容器组对象。实际上 数据项也有一个接口i e n u m o p c i t e m a t t r i b u t e s 。下面我们分别一一进行介绍。 2 2 20 p c 服务器对象 o p c 服务器对象是o p c 服务器程序暴露的主要对象，客户程序首先创建该对象，再通过 7 国电自动化研究院硕士学位论文 第二章o p c 标准规范研究 其接口完成所需功能。图2 3 中示意了标准的o p c 服务器对象及其定制接口，其中带星号的 为o p c 数据存取规范3 0 版中新增加的接口带方括号的为可选接口以下同 i c i p c s e r v e r k ) p c c o m m o n i c o n n e c t i o n p o i n t c n n t a i n e r i o p c i t e m p m p e f t i e s i o p c b r o w f e + 【i o p c s e r v e r p u b l i c g r o u p s 】 【i o p c b r o w s e s e r v e r a d d r e s s s p a c e1 1 0 p c n e m l oo 【i p e r s i s t f i l e l 图2 - 3 标准o p c 服务器对象及其定制接口 o p c 服务器对象实现的各个接口主要功能如下： i u n k n o w n 接口：所有的c 伽对象都要实现i u n k n o w n 接口是一个c 伽规范提供的标准 接口： 1 0 1 v 。c o u o n 接口：是各类o p c 服务器都使用的通用接口，其他的o p c 服务器( 如o p ca e s e r v 既) 都可以共享这个接口，通过该接口可以为某个特定的客户服务器对话设置和查询 本地标识( l o c a l e l o ) 。这样，一个客户程序的操作将不会影响其他客户程序； i o p c s e r v e r 接口：是0 p c 服务器对象的一个主要接口。客户程序通过该接口可以添 加，删除枚举、查询对象，获取组对象的属性、状态，并了解服务器自身的信息，主要包 括服务器的创建时间、运行状态，组对象的个数，版本号和服务器返回的详细错误信息等； i c o n n e c t i o n p o i n t c o n t a i n e r 接口：是微软提供的一个标准的可连接对象接口主 要是用来实现服务器程序向客户程序发送通知或事件的功能。当o p c 服务器关闭时需要通知 所有的客户程序释放o p c 组对象和其中的o p c 项，此时可利用该接口调用客户程序的 i o p c s h u t d o w n 接口实现服务器端的正常卸载； i o p c s e r v e r p u b l i c o r o u p s 接口：是o p cd a1 0 、2 0 定制接口规范提供的可选接 口。通过l o p c s e r v e r p u b l i c g r o u p s 接口访问公共组( g r o u p ) 实际上，此接口在实际的使用 中o p c 服务器很少实现这个接口，在o p c d a 3 0 定制接口规范也被移除； i o p c b r o w s e s e r v e r a d d r e s s s p a c e 接口：是o p cd a1 0 、2 0 定制接口规范提供的 可选接口， i o p c b r o w s e s e r v e r a d d r e s s s p a c e 接口可以获取o p c 服务器的地址空间信息。 利用地址空间信息，可以为o p c 客户程序提供了浏览服务器中有效数据项的机制。这些数 据项往往和实际现场设备相关联，代表某个现场信息，客户程序总是先浏览这些数据项， 然后将需要的数据项作为o p c 项添加到o p c 组对象当中进行数据存取。如果没有实现该 可选接口，客户程序添加o p c 项时必须知道服务器中数据项的确切名称才能建立起与数据 源的正确连接； i o p c i t e m p r o p e r t i e s 接口：为客户程序提供了一种方便浏览o p c 服务器存储区中 数据项属性的方法。这些属性包括工程量设定值、高限报警值、低限报警值和注释等， 通过该接口，o p c 客户无需创建和管理组就能直接得到这些信息，简化了操作。 o p c 规范中组对象可分为公共组和局部组。公共组可以被多个客户共享而局部组只 8 国电自动化研究院硕士学位论文第二章o p c 标准规范研究 能被一个客户使用。因此可采用特定的l o p c s e r v e r p u b l i c g r o u p s 可选接口来管理一个局部 组，然后再转换为公共组。客户程序可通过该接口改变公共组对象的激活状态，设置其中 o p c 项的数据类型等，但这些操作并不影响己与公共组连接的其它客户程序。与局部组不 同的是，客户程序不能添加或删除公共组内的o p c 项 i o p c b r o w s e 接口；是3 0 规范的一个新接口，主要是为了和o p cx m l d a 规范保持一 致，实现了两个方法： i o p c b r o w s e ：b r o w s e 代替了以前版本1 0 p c b r o w s e s e r v e r a d d r e s s s p a c e 接口所实现的 功能，主要用来浏览服务器的地址空间的层次结构 i o p c b r o w s e ：g e t p r o p e r t i e s 代替了以前版本的i o p c i t e m p r o p e r t i s 接口所实现的功 能，主要用来获取一组项的项属性 i o f c i t e m i o 接口：是3 0 规范的一个新接口，主要目的是提供了通过服务器对象获 取o p c 数据的一种简单方法，另外，客户端也可以通过此接口在服务器对象级进行读写操作； , 4 - i p e r s i s t f i l e 接口：是一个可选接口也是一个标准的c 叫接口。该接口允许客户 程序调入或存储服务器的设置。这些设置包括服务器通信的波特率、现场设备的地址和名称 等信息。这样当系统重新启动时不需要再对服务器进行设置。需要注意的是客户程序创建的 纽对象名称、项对象名称等应该由客户程序存储，与该接口无关 2 2 30 p c 组对象 o p c 组对象提供了一种让客户组织数据的方法，用户可以将逻辑相关的一组数据作为 o p c 项添加到同一个组当中，例如同一个反应器的各个温度等。客户程序可刨建多个组对 象，并分别设置其属性。客户程序对服务器进行数据存取时是以组对象为单位进行的，即客 户程序对组内感兴趣的o p c 项进行统一的读写操作，这样无疑提高了数据通信的效率。图2 4 示意了标准o p c 组对象及其定制接口。 i o p c i m m m g t l o p c o r o a p s t a t c m g t l o p c o r o a p s t a t e m g t 2 【l o p c p u b l i c g r o u p s t a t e m g tl i o p c s y n c l o i o p c s y n c l 0 2 i o p c a s y n c l 0 2 i o p c a s y n c l 0 3 i o p c i t e m d e a d b a n d m g t 。 i c o n n e c t i o n p o i n t c o n t a i n e r 【l o p c i t e m s a m p l i n g m g t 】 i o p c a s y n c i o i d a t a o b j e c t 图2 - 4 标准o p c 组对象及其定翻接口 0 p c 组对象实现的各个接口主要功能如下： i u n k n o w n 接口；所有的c 叫对象都要实现i u n k n o w n 接口，是一个c 例规范提供的标准 接口； i o p c i t e m m g t 接口；是组对象的一个主要接口，它允许客户通过此接口进行添加项、 删除项、枚举项、控制项( 合法性、活跃状态、数据类型等) ； 1 0 p c g r o u p s t a t e m g t 接口：主要用来管理组的整个状态，改变组的刷新速率和组的 9 国电自动化研究院硕士学位论文 第二章o p c 标准规范研究 活跃状态以及设置组的名字和克隆组； i o p c 6 r o u p s t a t e m g t 2 接口：继承于i o p c g r o u l x s t a t e m g t 接口。除了继承的功能外 它还可以管理存活期( k e e p a l i v e t i m e ) ，使得用户端可以确保服务器的健壮性和异步读取 数据( 订阅方式) 的正确性 i o p c s y n c i o 接口：对组对象中的项进行同步读和写；读数据时，可以选择数据源( 从 缓冲c a c h e 还是硬件设备d e v i c e ) ； i o p c s y n c l 0 2 接口：继承于i o p c s y n c i o 接口，主要的功能是可以设置最大延时 ( m a x a g e ) ，用最大延时来决定是从c a c h e 读数据还是从d e v i c e 读数据，它和l o p c i t e m l o 接 口不同之处在于它是以组对象为基础，而i o p c i t e m i o 接口是以服务器对象为基础进行读写数 据： i o p c a s y n c l 0 2 接口：对组对象中的项数据进行异步读写和更新等操作，当客户要进 行异步读和更新时，就调用l o p a s y n c l 0 2 ：r e a d 和r e f r e s h 2 方法，服务器把客户端请求的数 据通过回调函数i o p c d a t a c a l l b a c k ：o n d a t a c h a n g e 方法发送给客户端，此时组对象必须是可 连接对象。即实现i c o n n e c t i o n p o i n t c o n t a i n e r 接口：另外，当服务器端有数据发生变化时， 它也调用o n d a t a c h a n g e 方法，为了区别这两种情况，我们引入了事务标识符 ( t r a n s a c t i o n i d ) ，当这个标识符为0 时，表示是服务器有数据发生变化引起的数据更新， 当为非0 时，表示是异步读或异步更新引起的数据更新； i o p c a s y n c l 0 3 接口：继承于i o p c a s y n c l 0 2 接口。主要的功能是可以设置最大延时 ( m a x a g e ) ，用最大延时来决定是从c a c m 读数据还是从d e v i c e 读数据，它和l o p c i t e m i o 接 口不同之处在于它是以组对象为基础的异步操作，而l o p c i t e