数据交换方式opc及

1、数据交换方式（opc及dde）一、概念介绍：1 .OLE 及 DDE操作系统流行以来，“剪贴板”(Clipboard )首先解决了不同程序间的通信问 题(由剪贴板作为数据交换中心，进行复制、粘 贴的操作)，但是剪贴板传递的都是“死”数据， 应用程序开发者得自行编写、解析数据格式的代 码，于是动态数据交换(Dynamic Data Exchange, DDE的通信协定应运而生，它可以让应用程序 之间自动获取彼此的最新数据，但是，解决彼此 之间的“数据格式”转换仍然是程序员沉重的 负担。对象的链接与嵌入(Object Linking and Embedded OLE的诞生把原来应用程序的数据 交换

2、提高到“对象交换”，这样程序间不但获得 数据也同样获得彼此的应用程序对象， 并且可以 直接使用彼此的数据内容，其实 OL弟 Microsoft的复合文档技术，它的最初版本只是 瞄准复合文档，但在后续版本 OLE2中，导入了 COM2 .OPCOPC(OLE for Process Control )是一个软 件标准，它可以使自动化应用程序方便地读取工业企业的工厂级数据。OPd：基于Microsoft的 组件对象建模(COM技术定义一个标准接口， 允许自动化和控制应用程序、控制设备、以及商 业和办公应用软件之间相互操作。3 .ODBC开放式数据库连接(ODBC)技术为访问不 同种类的SQL数据库

3、提供了通用接口。ODBC是 基于结构查询语言(SQL)的，以此作为访问数 据的标准。此接口提供了最大的互操作性：一个 应用程序可以通过一组公用代码访问不同的 SQL数据库管理系统(DBMS)。4 .SCADA数据采集与监控系统(SCADA是一种软件 应用程序，它用于远程实时遥控数据采集过程， 以实现对设备和条件的控制。SCADAT用于电场、 石油和天然气精炼、通信、运输以及水和废物控 制。二、OP吸DDE的工作机制和差别1. DDE技术的工作机制dde是为在同一台计算机或不同计算机上运行的 程序提供动态数据交换，最早由 microsoft公 司提出的。动态数据交换（dde）技术由于其具 有实时

4、性好、网络通信连接实现方便等特点，在 控制软件与信息网络集成中得到了广泛应用。动态数据交换基于windows消息机制，各应 用程序间通过传递消息进行对话交换信息。windows dde消息传递采用client/server模式，客户（client ）是数据的请求和接受者，而服务 器（server ）是数据的提供者，两者之间通过请 求、应答、传输三个步骤来完成数据的传送。dde 协议使用服务（service ）、主题（topic ）和数 据项（item）三级命名来标识dde所传递的数据 单元。一般情况下，服务（service ）就是应用 程序的文件名，主题是对服务器有意义的信息单 元。每次dde

5、客户与服务程序之间的对话都是先 由客户启动的，所以在每次客户启动之前，dde服务器应当首先投入运行。当客户程序需要向服务器程序请求数据时， 客户程序发送一条 wm-dde-initiate消息给当前运行的所有windows应用程序，这条消息不但 包含了它所需要的服务器名（service ）和主题 名（topic ）,而且指明了它所希望的数据类型， 收到wm-dde-initiate消息的应用程序通过判别服务器名和会话主题决定是否应答，一旦 dde 服务器响应了这条被传播的消息，dde会话就开 始了。dde的工作方式有冷连接(cool link )、温 连接(warm link )和热连接(ho

6、t link )等3 种。在冷连接方式下，当server中的数据发生 变化后不主动通知client，但client可以随时 从server读写数据；在温连接方式下，当server 中的数据发生变化后马上通知client , client得到通知后将数据取回；在热连接方式下，当 server中的数据发生变化后马上通知 client , 同时将变化的数据直接送给 client 。dde的网络形式称为netdde ,它包含了 dde的全部特征，是动态数据交换(dde)的扩 充，可以在跨越网络的计算机之间使用。采用 netdde后，两个或更多网络上的应用能够通过 dde共享来建立网络上不同工作站之间的

7、连接， 从而实现站站之间的动态信息共享。2. opc技术的工作机制在opc技术出现以前，dde技术是绝大多数 控制系统都支持和采用的数据交换方式。但是， 由于dde是基于windows信息传递而建立的技 术，因此，当通信量较大时，就会出现数据刷新 速度慢、安全性管理机制差、可靠性能低等现象， 从而就有可能致使dde客户程序在较长时间内 得不到回应。和dde技术相比)基于com和dcom安全性技术的opc技术具有数传送性能高、 管理性能好、开发成本低等特点。最初阶段的opc规范是由opc基金会的先 fisher-rosemount 、rockwell、opto 22、 intellution 、

8、intuitive technology 公司于 1996年8月发布的，目前opc基金会成员在全 球已超过300多个，其中包括世界上几乎所有主 要的控制系统、仪器仪表、过程控制系统生产厂 家。opc以ole/com/dcom技术为基础)是ole (object linking and embedding) for process control的缩写，是微软公司的对象链接和嵌入 技术在过程控制方面的应用。与 dde一样，opc 也采用client/server 模式。opc服务器是数据 源的提供者，数据源可以是 plc、dcs、条形码读取器等控制设备，随控制系统的构成不同，作 为数据源的opc

9、服务器既可以是和opc应用程序 在同一台计算机上运行的本地opc服务器，也可 以是在另外计算机上运行的远程 opc服务器。opc客户是数据的使用者，它按照 opc接口规范 从opc服务器获取所需要的数据。opc服务器主要包括三部分：服务器(server )、组(group)和数据项(item )。服务器对象保存服务器和服务器作为opc组对象容器的所有信息。opc组对象包括公共组和局 部组(私有组)两种，公共组由多个客户共享， 局部组只隶属于一个opc客户。一个组可能代表 一个特殊设备的数据项，opc客户可以通过组对 象来读写数据，并可以设定opc服务器应该提供 给opc client数据的更新

10、速率。opc数据项是读写数据的最小逻辑单位(在实际应用中，可能 是物理设备的寄存器或寄存器的某一位)，其数 据值以variant形式表示，每个数据项包括值(value)、品质(quality )和时间戳(time stamp) 3个变量。在一个组对象中，opc客户 可以加入多个opc数据项。opc客户与opc服务器的接口有自定义接口(custom interface )和自动化接口(automation interface )两种形式。自定义接口是一组com接口，主要用于采用C+语言的应 用程序开发；自动化接口是自动化的 ole接口，自东文懵口 二主要用于采用vb, delphi等基于脚本编程

11、语言 的应用程序开发。对于客户端应用程序的开发， 采用自定义接口的方式运行效率高，但开发难度 较大；采用自动化接口的方式运行效率低， 但开 发简单。这两种接口与opc服务器的通信方式可 用1图所示。客户SH4VB客户程 <3 序图1自定义接口和自动化接口与opc服务器通信 方式示意图对于分布式计算机上的opc客户程序的 开发，opc标准采用dcom技术实现服务器和客 户程序的通讯。opc的数据访问主要有同步数据 访问和异步数据访问两种方式。同步数据访问 时，opc服务器在将按照opc应用程序要求的数 据返回之前，opc应用程序一直处于等待状态， 也就是说，同步方式的数据访问在要求的动作没

12、有完成前不能执行任何opc应用程序侧的处理。 与之相比，异步方式的数据访问在对opc服务器 提出数据访问要求后，立即返回到opc应用程序 侧的主处理程序中，opc服务器完成数据访问时 通知opc应用程序，opc应用程序从而得到数据 访问结果。当opc应用程序采用自动化接口访问 opc服务器时，同步和异步数据操作分别由 syncread、syncwrite 和 asyncread、asyncwrite 四个opc组对象的方法函数来实现。3. opc和dde的差别DDE动态数据交换机制是需要两个 Windows 应用程序，其中一个作为服务器处理信息，另外 一个作为客户机从服务器获得信息。 客户机应

13、用 程序向当前所激活的服务器应用程序发送一条 消息请求信息，服务器应用程序根据该信息作出 应答，从而实现两个程序之间的数据交换。OPC(bject Linking and Embeding for Process Control)是以OLE/COMTL制作为应用程 序的通讯标准。OPC一种基于开放标准的开放 式连结，允许在自动化/控制应用、现场设备和 商业/办公室应用之间进行简明的、标准化的数据交换。OP麻准以微软公司的OL或术为基础， 它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM 口完成的，在OPCt术中使用的是 OLE短术，OLE 标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。OP狈范了接口函数

14、，不管现场设备以何种形式 存在，客户都以统一的方式去访问，从而保证软 件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发 中脱离出来。OPC取代DDE勺原因：DDE客户应用能够 独立于数据源的供应方，开发商不必再象以往那 样定义专用的接口。于是DD豉为许多类型的自 动化设备的标准接口。 DDE勺出现使人们以为数 据访问的问题得到了有效解决，但在使用过程 中，用户才发现采用DD睐在设备和控制系统之 间传递实时信息并非理想的办法，因为它在传输 性能和可靠性等方面都存在许多限制。为此开发 商不得不对DD丽准进行扩展，他们开发出各种 专用的信息格式，以提高客户应用程序的性能和 通信吞吐量。于是出现了 DDE勺

15、多种演化版本。 多种版本的DDE!背DDE1初的宗旨，因为不同 的DDE格式使得客户在选择时又不得不受开发 商所用格式的限制，也最终使得DD环能够再称为统一的标准。另外DD环适用于大量数据的高 速数据采集，并且DDEA来没有为不同计算机之 间的数据交换提供可靠的机制。上述这些原因促 使工业界不得不重新制订更为高效、可靠的数据 访问标准，这就是 OPC OPCt匕DDEM好，所提 供的功能也更为强大。此外，OPC1供的是一个 标准的通信协议，而不象 DDE那样存在不同的 DD弗式。OPC寸代的到来使数据的交换与通信 变得开放、高效、安全、可靠，同时也为信息的 集成提供了更为合理和简便的方法。与D

16、DE相比，OPCt主要的优势体现在数据传输速率上。由于OPC!务器每秒能管理成百上千个事务，而 且与DDE不同的是它的每个事务能包含多个数 据项，因此采用OPC专输数据要比DDE快得多。 三、DDE与OPCK术在自动化领域中的应用当前，dde、opc技术在许多世界著名的自 动化厂家的i/o通讯服务器、scada等自动化软 件中都得到了体现。例如wonderware公司的daserver 和 intouch 、 siemens 公司的 simatic net 和 wincc、 rockwell-ab 公司的 rslinx 和 rsview32 等。其中 daserver 和 rslinx 既可作

17、 为 opc server ,又可作为 dde server ; wincc 和rsview32则既可以作为opc client )又可作 为dde client 。同时，由于各家的软件接口都 合乎dde、opc接口规范标准，所以，不同厂家 的i/o通讯、scada等软件产品也可以很方便的 实现互连。以太网数据访问的服务器软件，支持 dde、opc、 suitlink 、fastdde等通讯方式。当客户程序通 讯接口与dassidirect的连接采用dde方式时)dassidirect的数据访问采用了节点名(nodename、 应用程序名 (application name )止匕处 为 da

18、ssidirect )、主题名(topic name )和项 弓名(item name)的层次结构。而当通讯接口 以 opc 方式与 dassidirect 连接时)dassidirect 的数据访问则采用了节点名(node name、服务 器 名 (program name ) 此 处 为 archestra.dassidirect.1 )、组名(group name、设备组名 (device group)、连接名 (link name和项目名(item name )的层次结构。各 层次项可在dassidirect软件界面中配置实现。工程应用时)需要在dassidirect 管理界面smc

19、archestra.dassidirect.1目录下根据需要依次添加接口类型(tcp/ip )、接口处理器类型(s7 plc1并进行必要的参数设置，然后还要为 device groups 添加不同的topic 以方便对不同 变量的归类管理。intouch 标签变量对 dassidirect 的访问是通过"访问名”的设置来 实现的，所以intouch中“访问名”的设置必须 和dassidirect 软件中的设置一一对应）例如）“访问名”中“应用程序名”应设置为 dassidirect , “访问名”中“主题名”的设置 应和dassidirect 中所添加的topic名称完全一 致。此外

20、，intouch标签变量“项目名”的填写 也必须遵从dassidirect 中item name的定义形 式）例如对s7 plc数据块地址word的访问形如 db11.w80）对数据块地址 dword的访问形如 db11.d80,对输入/输出位的访问形式分别为 i5.2/q7.5 等。和 wonderware 公司的 dassid-irect 样）rslinx 也支持opc/dde两种通讯方式。当 intouch 和rslinx 以dde方式进行通讯时）首 先 需 要 在 rslinx “dde/opctopicconfiguration ”对话框中添加新的topic）并 建立该 topic 与要连接 rslogi