岳宗敏 黃金波 朱玉

摘 要：探討了如何通過(guò)OPC來(lái)訪問WinCC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并根據(jù)串口設(shè)備通訊協(xié)議要求，通過(guò)Visual Studio平臺(tái)下的C#語(yǔ)言編程，把采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按通訊協(xié)議組織后通過(guò)串口發(fā)送給串口設(shè)備。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用給出了具體的實(shí)現(xiàn)步驟。某煤礦水處理系統(tǒng)應(yīng)用結(jié)果表明，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，效率高，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。

關(guān)鍵字：WinCC 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù) OPC 串口通信

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2012）12（a）-0-02

隨著企業(yè)信息化進(jìn)程的推進(jìn)，無(wú)論是哪個(gè)管理相關(guān)部門，都希望從工作的現(xiàn)場(chǎng)得到最新的數(shù)據(jù)，并對(duì)這些新的數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合的分析。然而，不同的控制器來(lái)自不同的廠商，通過(guò)不同的標(biāo)準(zhǔn)，組成各自需要的系統(tǒng)，并進(jìn)行控制，各個(gè)控制系統(tǒng)形成了互不相連的自動(dòng)化孤島，因?yàn)楹芏鄶?shù)據(jù)無(wú)法整體的采集到并進(jìn)行整體的分析與研究。從而更無(wú)法建立統(tǒng)一的生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)平臺(tái)，難以實(shí)現(xiàn)管理控制的一體化 [1]。

該文通過(guò)OPC來(lái)訪問WinCC系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。并根據(jù)串口設(shè)備通訊協(xié)議要求，通過(guò)Visual Studio平臺(tái)下的C#語(yǔ)言編程，把采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)按通訊協(xié)議組織后通過(guò)串口發(fā)送給串口設(shè)備。

1 OPC（OLE for Process Control）技術(shù)介紹

OPC（OLE for Process Control）用于過(guò)程控制的對(duì)象鏈接嵌入技術(shù)，是基于微軟的OLE、COM（組件對(duì)象模型）和DCOM（分布式組件對(duì)象模型）技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器模式，在基于Windows操作平臺(tái)的工業(yè)應(yīng)用程序之間提供交互功能和高效信息集成的組件。利用OPC 技術(shù)，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及其驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行封裝，形成OPC（OLE for Process Control）服務(wù)器，向上與OPC客戶應(yīng)用程序通信以完成數(shù)據(jù)交換，向下則是對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。因此，它的出現(xiàn)為基于Windows 的應(yīng)用程序和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制之間做好了鋪墊。這種既開放又高效的通信機(jī)制提供了一種從數(shù)據(jù)源提取數(shù)據(jù)并且傳輸?shù)綉?yīng)用程序的標(biāo)準(zhǔn)途徑，它能夠有效地整合各類控制器和控制系統(tǒng)，眾多不同的廠商生產(chǎn)的都能用統(tǒng)一的開口進(jìn)行傳輸與控制，很容易解決由不同類型自動(dòng)化設(shè)備構(gòu)成的大中型系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換和傳輸問題[2]

2 OPC（OLE for Process Control） 客戶機(jī)應(yīng)用程序開發(fā)

2.1 OPC開發(fā)工具包

模塊化開發(fā)工具包提供了軟件設(shè)計(jì)的基本工具。OPC工具包由Delphi語(yǔ)言編寫，以標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)庫(kù)（dl1）形式提供二次開發(fā)接口，完全封裝了COM技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，降低用戶端程序開發(fā)的復(fù)雜程度。用戶可以通過(guò)調(diào)用工具包所提供的動(dòng)態(tài)庫(kù)函數(shù)，完成客戶機(jī)應(yīng)用程序的開發(fā)。且工具包還支持多種語(yǔ)言的開發(fā)，如：VC、C#、VB、BC和Delphi等。因?yàn)榭紤]開發(fā)的周期與速度，本系統(tǒng)選用C#進(jìn)行二次開發(fā)。

2.2 OPC服務(wù)器簡(jiǎn)介

OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范規(guī)定的基本對(duì)象有三類：OPC服務(wù)器（OPC Server）、OPC項(xiàng)對(duì)象（OPC Item）和OPC組對(duì)象（OPC Group）。OPC服務(wù)器維護(hù)有關(guān)服務(wù)器的信息并用作OPC組對(duì)象的容器，OPC組對(duì)象中可以定義一個(gè)OPC或多個(gè)對(duì)象。OPC項(xiàng)對(duì)象代表了與服務(wù)器中的數(shù)據(jù)的連接。而OPC組對(duì)象提供包容OPC項(xiàng)對(duì)象機(jī)制，并管理OPC項(xiàng)對(duì)象，提供了客戶程序組織數(shù)據(jù)的手段。客戶程序?qū)PC項(xiàng)的操作都是通過(guò)包容此項(xiàng)的OPC組對(duì)象來(lái)進(jìn)行的。每個(gè)OPC項(xiàng)對(duì)象都三個(gè)屬性：品質(zhì)（Quality）、值（Value）和時(shí)間戳（Time Stamp）。人們想要就是這些的點(diǎn)，即PLC的I/O點(diǎn)、儀表的數(shù)值等[3]

2.3 OPC客戶機(jī)的開發(fā)步驟

從OPC的工作機(jī)制可以知道，OPC客戶端的開發(fā)必須按下面的步驟進(jìn)行。

（1）對(duì)DCOM進(jìn)行初始化設(shè)置，保證OPC服務(wù)器端的回調(diào)函數(shù)不會(huì)被堵塞；

（2） 創(chuàng)建OPC服務(wù)器，并連接；

（3） 為OPC服務(wù)器創(chuàng)建OPC組對(duì)象；

（4） 為OPC組對(duì)象創(chuàng)建多個(gè)OPC項(xiàng)對(duì)象；

（5） 實(shí)現(xiàn)對(duì)OPC項(xiàng)對(duì)象數(shù)據(jù)的讀寫操作；

（6）在客戶端工作結(jié)束時(shí)，清除OPC服務(wù)器的所有組對(duì)象及其項(xiàng)對(duì)象，斷開與服務(wù)器的連接，釋放資源。

3 串口通信技術(shù)介紹

3.1 串口通信簡(jiǎn)介與通信協(xié)議

串行通訊是計(jì)算機(jī)與其他設(shè)備進(jìn)行交換數(shù)據(jù)的橋梁之一。在工業(yè)監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。因?yàn)樗哂惺褂梅椒ê?jiǎn)便，數(shù)據(jù)傳輸可靠，靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

串口通信的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)目前應(yīng)用最廣泛的是RS一232標(biāo)準(zhǔn)，RS一232標(biāo)準(zhǔn)已被內(nèi)置于從微控制器到主機(jī)的多種類型的計(jì)算機(jī)及其相連接的設(shè)備中，在工控系統(tǒng)及硬件設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。RS一232對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了

規(guī)定[4]。

3.2 發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文

在VC#環(huán)境下，添加串口控件，按協(xié)議初始化串口，開串口后，添加OnComm（）中的處理代碼。按照串口設(shè)備通信協(xié)議根據(jù)實(shí)時(shí)讀取到的WINCC項(xiàng)數(shù)據(jù)組織報(bào)文，每發(fā)送一組報(bào)文就引發(fā)以下程序。

Byte[] yxx = new byte[9]；

for（int i=0；i<8；i++） yxx[i] = System.Convert.ToByte（yxss[i]，10）；

給每一位賦值其中yxss（i）為串口設(shè)備通信協(xié)議報(bào)文格式對(duì)

應(yīng)值。

Byte intResult1

for （int i = 0；i < 8；i++）

intResult1 = System.Convert.ToByte（intResult1 ^ System.Convert.ToByte（yxx[i]））；

yxx[8] = System.Convert.ToByte（intResult1）；給校驗(yàn)位賦值

if （！mycom1.IsOpen）

mycom1.Open（）；打開串口 mycom1.DiscardInBuffer（）；清除接收緩沖區(qū)

mycom1.Write（yxx，0，9）；發(fā)送報(bào)文。

4 實(shí)例應(yīng)用

某煤礦水處理系統(tǒng)采用PLC可編程邏輯控制器，對(duì)整個(gè)水處理過(guò)程進(jìn)行全自動(dòng)化控制，但須要把整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及相對(duì)應(yīng)的開關(guān)狀態(tài)發(fā)送到模擬屏上供管理人員方便查看，監(jiān)督，

決策。

4.1 系統(tǒng)分析

系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分，第一個(gè)部分是整個(gè)水處理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集遵循OPC工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)獲取，對(duì)各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、位號(hào)進(jìn)行統(tǒng)一編號(hào)，避免獲取數(shù)據(jù)沖突，同時(shí)對(duì)模擬量，開關(guān)量信息區(qū)別對(duì)待。第二個(gè)部分是數(shù)據(jù)的處理，首先對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類、截位、正化處理，然后根據(jù)串口通信協(xié)議和模擬屏報(bào)文協(xié)議要求，分類組織遙測(cè)報(bào)文與遙信報(bào)文。

模擬屏報(bào)文格式如圖1所示：

字頭 命令 字節(jié)長(zhǎng) 序號(hào)H 序號(hào)L 數(shù)據(jù)… …….. 校驗(yàn)碼

…………字節(jié)長(zhǎng)…………………

……………………………校驗(yàn)碼長(zhǎng)………………………...

圖1

第三個(gè)部分是數(shù)據(jù)發(fā)送與現(xiàn)實(shí)，利用串口通信把組織好的報(bào)文發(fā)送給模擬屏，根據(jù)相應(yīng)地址顯示在對(duì)應(yīng)的位置上。實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能。

4.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

系統(tǒng)在Microsoft Visual Studio 2008 開發(fā)平臺(tái)，利用C#語(yǔ)言開發(fā)完成。系統(tǒng)通過(guò)OPC接口從WINCC讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并存入內(nèi)部變量?jī)?nèi)，通過(guò)處理把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)編制成調(diào)度盤能夠識(shí)別的報(bào)文格式，然后進(jìn)行串口通信。建立串口連接前，系統(tǒng)串口參數(shù)設(shè)置與計(jì)算機(jī)參數(shù)設(shè)置必須一致，才能保證通信數(shù)據(jù)正常傳輸。系統(tǒng)界面圖如圖2所示：

圖2

5 結(jié)語(yǔ)

本系統(tǒng)經(jīng)多次試驗(yàn)，穩(wěn)定可靠，已正常運(yùn)行一年有余。對(duì)WICC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的讀取并通過(guò)串口通信發(fā)送給其他設(shè)備提供很好實(shí)例。有很高的使用價(jià)值和很廣闊的推廣市場(chǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1] 趙紅，韓建國(guó).流程工業(yè)CIMS現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腛PC解決方案[J].北京化工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，28（3）：61-62.

[2] 張俊彪，王鴻輝，何長(zhǎng)安.基于OPC Server的PC與S7-300/400的通信[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2007（4）：83-84.

[3] 花新峰，負(fù)衛(wèi)國(guó).Delphi 環(huán)境下使用定制接口開發(fā)OPC數(shù)據(jù)訪問客戶程序[J].自動(dòng)化博覽，2005（S1）：91一97.

[4] 李現(xiàn)勇.Visual C++串口通信與工程實(shí)踐[M].北京：人民郵電出版社，2005.