鄒云濤   吳重光

1  引言

    OPC(OLE for Process Control)是一個(gè)工業(yè)標準，他是許多世界領(lǐng)先的自動(dòng)化和軟、硬件公司與微軟公司合作的結晶。管理該標準的組織是OPC基金會(huì )。該基金會(huì )的會(huì )員單位在世界范圍內超過(guò)150個(gè)，包括了世界上幾乎全部的控制系統、儀器儀表和過(guò)程控制系統的主要供應商。OPC技術(shù)建立了一組符合工業(yè)控制要求的接口規范，將現場(chǎng)信號按照統一的標準與SCADA、HMI等軟件無(wú)縫連接起來(lái)，同時(shí)將硬件和應用軟件有效地分離開(kāi)。只要硬件開(kāi)發(fā)商提供帶有OPC接口的服務(wù)器，任何支持OPC接口的客戶(hù)程序均可采用統一的方式對不同硬件廠(chǎng)商的設備進(jìn)行存取，無(wú)須重復開(kāi)發(fā)驅動(dòng)程序。如果希望將數據引入數據庫進(jìn)行統計分析，就要進(jìn)行客戶(hù)端開(kāi)發(fā)。

2  客戶(hù)程序的設計方法與比較

    客戶(hù)程序的設計主要是指客戶(hù)程序中OPC接口部分的設計?？蛻?hù)程序本身可以完成很多復雜的數據處理與顯示功能，但需要通過(guò)OPC接口部分訪(fǎng)問(wèn)OPC服務(wù)器，對現場(chǎng)數據進(jìn)行存取。

    開(kāi)發(fā)OPC、Data、Access、Client之前，要弄清服務(wù)器的大體情況，比如需要訪(fǎng)問(wèn)的服務(wù)器是否提供自動(dòng)化接口、服務(wù)器的OPC的版本等，到目前為止，OPC有1.0和2.0兩個(gè)版本，兩個(gè)版本的接口定義不同，2.0版是對1.0的改進(jìn)，但不兼容。

    OPC客戶(hù)端的主要任務(wù)：
    ①創(chuàng )建服務(wù)器對象。
    ②建立與服務(wù)器的連接。
    ③瀏覽OPC服務(wù)器的功能?？蛻?hù)程序需要創(chuàng )建OPC基金會(huì )提供的OPC服務(wù)器瀏覽器對象（OPCServerList）再通過(guò)該對象的IOPCServerList接口獲得OPC服務(wù)器名稱(chēng)的列表；可以通過(guò)枚舉注冊表中包含“OPC”子鍵的程序名來(lái)瀏覽符合OPC數據存取規范的服務(wù)器，但效率較低。
    ④通過(guò)OPC接口讀寫(xiě)數據。
    ⑤斷開(kāi)連接。

    注意事項：
    設計時(shí)需要注意OPC對象的VARAINT結構類(lèi)型、引用計數問(wèn)題、內存管理問(wèn)題和處理錯誤返回代碼問(wèn)題。由于一個(gè)OPC客戶(hù)程序可能與多個(gè)OPC服務(wù)器相連，因此設計時(shí)也最好采用多線(xiàn)程，同時(shí)與多個(gè)OPC服務(wù)器程序進(jìn)行交換以保證較高的通信效率。另外客戶(hù)程序中OPC接口部分如何與其它功能模塊進(jìn)行數據交換需要根據實(shí)際情況仔細考慮。

2.1 使用MFC的COM庫函數開(kāi)發(fā)OPC客戶(hù)端

    直接使用COM庫函數開(kāi)發(fā)OPC客戶(hù)端，是最基本也是最靈活的方式，這種開(kāi)發(fā)方式難度和工作量都大，要求開(kāi)發(fā)人員對OPC規范和COM技術(shù)原理又比較深入的了解。早些時(shí)候VisualC++編譯器還不支持模板，因此，它們不得不借助非模板的其它手段來(lái)將COM功能摻入類(lèi)中。Microsoft通過(guò)加入一些虛函數到CCmdTarget類(lèi)和一些宏中解決了這個(gè)問(wèn)題，使得在MFC中實(shí)現COM接口有了可能。

    客戶(hù)要創(chuàng )建一個(gè)COM對象首先應得到類(lèi)廠(chǎng)對象，再由類(lèi)廠(chǎng)對象創(chuàng )建COM對象。為了實(shí)現類(lèi)廠(chǎng)對象，MFC提供了一個(gè)通用的類(lèi)廠(chǎng)COleObjectFactory，其從CCmdTarget派生，并實(shí)現了IclassFactory2接口。在COleObjectFactory的成員中，最主要的是對象的類(lèi)標識符（CLSID）和類(lèi)型信息，類(lèi)廠(chǎng)的CreateInstance成員函數利用這些信息在運行中創(chuàng )建COM對象。

    OPCServer應用程序包括了一個(gè)Server對象、多個(gè)Group對象、多個(gè)Item對象，Server對象實(shí)現IOPCServer接口；Group對象實(shí)現IOPCItemMgt、IOPCSyncIO接口；Item對象不實(shí)現任何接口，只是建立與數據源的連接。

    數據通信是通過(guò)OPC客戶(hù)對OPC服務(wù)器的多次調用完成的。OPC客戶(hù)首先要通過(guò)類(lèi)廠(chǎng)對象創(chuàng )建OPCServer對象，由OPCGroup對象的IUnknown接口查詢(xún)到IOPCServer接口，再通過(guò)調用這一接口根據客戶(hù)需要增加多個(gè)OPCGroup對象；這樣OPC客戶(hù)就可以通過(guò)創(chuàng )建的OPCGroup對象調用IOPCItemMgt接口增加實(shí)際數量的Item對象；即創(chuàng )建OPCItem對象；接著(zhù)通過(guò)調用OPCGroup對象的IOPCSyncIO接口成員函數Read和Write同步讀寫(xiě)該組所包含的Item對象的屬性，即實(shí)際數據值；最后OPC客戶(hù)在退出時(shí)釋放所有的接口并依次刪除OPCItem、OPCGroup和OPCServer對象。

    客戶(hù)端程序與OPC數據存取服務(wù)器連接的過(guò)程：
    步驟1：初始化COM庫。
    hr=CoInitialize(NULL);
    if(FAILED(HR))
    {
       AfxMessageBox(“CoInitialize fail!”)
               return true;
     }
    …….
    CoUninitialize();
    return FALSE;

    步驟2：創(chuàng )建Server對象（以下代碼均略去變量定義、出錯處理等部分）。
    CLSIDFromProgID(PROGRAM_ID,&clsid);
    HRESULT hr=CoCreateInstance   (clsid,NULL,CLSCTX_INPROC_SERVER,IID_IUnknown,reinterpret_cast<void**>(&m_pUnknown));
    if(FAILED(hr))
    MessageBox(“can't create server”);
    return TRUE;

    步驟3：獲得IOPCServer 接口。
    m_pUnknown->QuertyIterface(IID_IOPCServer,( void**)(&m_pServer));

    步驟4：添加組
    m_pServer->AddGroup(“GROUP”,TURE,CLIENT_RATE,1,NULL,NULL,O,&m_hGroup,&revisedUpdateRate,ID_IOPCItemMgt,(LPUNKNOWN*)(&m_pItemMgt));

    步驟5：添加其他接口
    m_pItemMgt->QueryInterface(IID_IOPCSyncIO, ( void**)(&m_pSyncIO));
    m_pItemMgt->QueryInterface(IID_IOPCASyncIO, ( void**)(&m_pASyncIO));

    利用IOPCServer接口，可以實(shí)現增加或刪除組對象等管理功能；利用IOPCItemMgt接口在組中可以實(shí)現增加(IOPCItemMgt::AddItems()、刪除(IOPCItemMgt::DeleteItems())及管理項等功能，利用IOPCSyncIO和IOPCASyncIO可進(jìn)行數據的同步或異步讀寫(xiě)操作，不多贅述。

2.2 通過(guò)創(chuàng )建包裝類(lèi)實(shí)現客戶(hù)端

    利用#import偽指令引入類(lèi)型庫，編輯器從類(lèi)型庫中讀取信息并且創(chuàng )建包裝類(lèi)。不僅可以對類(lèi)型庫文件（.tlb）使用#import指令，也可以對組件DLL或EXE文件，甚至支持類(lèi)型庫的復合文件和LoadTypeLib函數可以理解的任何其他文件格式使用#import指令。#import指令將產(chǎn)生兩個(gè)文件，他們位于輸出路徑，和類(lèi)型庫具有相同的名稱(chēng)，后綴分別為“.tlh”和“.tli”。用#import指令引入類(lèi)型庫時(shí)，在StdAfx.h文件中添加：#import “...\...\OPCServer\OPCServer.tlb”\，其他步驟代碼類(lèi)似COM庫函數開(kāi)發(fā)方式。

    包裝類(lèi)封裝了COM庫函數，Visual C++客戶(hù)程序通過(guò)包裝類(lèi)訪(fǎng)問(wèn)組件提供的屬性和方法。雖然中間多了一層，但對客戶(hù)程序開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，卻方便多了。#import指令利用了一個(gè)新的類(lèi)：_com_ptr_t，也被成為智能指針，是一個(gè)模板類(lèi)，它封裝了接口指針并提供了一些方法和重載操作符來(lái)簡(jiǎn)化指針的操作。智能指針自動(dòng)執行COM的CoCreateInstance和QuertyIterface、AddRef和Release函數。要實(shí)現異常處理，可使用try/catch塊。在catch塊中，異常對象類(lèi)型為_(kāi)com_error對象。_com_error類(lèi)封裝了HERSULT錯誤代碼和IerrorInfo接口提供的相關(guān)環(huán)境信息。用#import偽指令，使得在Visual C++中使用代碼組件和在VBA中一樣方便，而且不需要在工程中對組件進(jìn)行源代碼維護。

2.3 利用第三方的動(dòng)態(tài)連接庫或工具包快速開(kāi)發(fā)OPC客戶(hù)端

    互聯(lián)網(wǎng)上有一些OPC客戶(hù)端和服務(wù)器的開(kāi)發(fā)工具包（ToolKit），利用這些工具包可以快速地開(kāi)發(fā)OPC程序，但這些工具包大多需要付費。Factory Soft還開(kāi)發(fā)了比較通用的服務(wù)器和客戶(hù)端的快速開(kāi)發(fā)工具，文獻[4]介紹了把它用于先進(jìn)控制軟件平臺的開(kāi)發(fā)和應用情況，但這個(gè)開(kāi)發(fā)工具價(jià)格昂貴，不適合中小型系統的自主開(kāi)發(fā)。也有一些是免費的客戶(hù)端程序和可產(chǎn)生仿真數據的服務(wù)器程序以及一些測試評價(jià)工具。比如Wintech OPC Server Client Develop Kit (1.0)，其源代碼可從http://www.csdn.net或http://www.win-tech.com /index.htm 下載，解壓縮后需注意四個(gè)文件：WTclient.dll、Wtclient lib文件、WTclientAPI.h、Wtclient Word文檔。WTclientAPI.h 定義了部分API函數，這些API函數的實(shí)現以DLL的形式封裝起來(lái)，詳見(jiàn)WTclient DLL User