強明輝，張琳琳，馬永煒

(蘭州理工大學電氣工程與信息工程學院，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

SIMATIC WinCC是由西門子公司和微軟公司共同開發(fā)的一款功能強大的HMI/SCADA應用軟件系統(tǒng)［1］。WinCC本身具有自己的歸檔數(shù)據(jù)庫，但其進行歸檔后的數(shù)據(jù)庫為壓縮格式，需要通過WinCC專門集成的工具分析并顯示數(shù)據(jù)，這為第三方的訪問帶來了很多不便。由于WinCC集成了OPC技術，所以可以對其進行二次開發(fā)。本文是利用VB編寫OPC客戶端，以WinCC作為OPC的服務器，利用OPC協(xié)議實現(xiàn)VB和OPC之間的動態(tài)數(shù)據(jù)交換，然后通過VB的ADO數(shù)據(jù)接口，把數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中。解決了WinCC實時數(shù)據(jù)轉存到標準數(shù)據(jù)庫的難題，為企業(yè)管理和監(jiān)控系統(tǒng)提供了標準的數(shù)據(jù)源。

1 OPC技術

OPC是針對于不同供應廠商的設備和應用程序之間的軟件接口標準化，使其間的數(shù)據(jù)交換更加簡單化的目的而提出的。OPC技術將各個設備驅動程序和通訊程序封裝成獨立的OPC服務器，OPC客戶端無需知道系統(tǒng)的性能特點，而只需通過標準的OPC接口訪問OPC服務器［2-5］。

OPC的核心是COM/DCOM技術，COM技術是一種軟件組件間相互數(shù)據(jù)交換的有效方法，COM對象分為客戶端和服務器兩類，客戶端通過COM接口訪問服務器。

OPC數(shù)據(jù)訪問提供從數(shù)據(jù)源讀取和寫入特定數(shù)據(jù)的功能。OPC客戶程序通過接口從服務器讀取數(shù)據(jù)或寫入數(shù)據(jù)。在OPC客戶機訪問服務器時，需要創(chuàng)建一個服務器對象，調用這個服務器對象的接口，服務器對象創(chuàng)建組對象并返回組對象的指針，客戶程序獲得組對象的指針后調用其接口。OPC客戶程序訪問服務器的結構圖如圖1。

2 WinCC與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換

2.1 WinCC與VB的數(shù)據(jù)交換

2.1.1 WinCC的OPC服務器設置

WinCC的OPC服務器設置需要分幾步完成:

圖1 OPC客戶程序訪問服務器結構圖

1)在安裝WinCC的時候需要安裝OPC Server，具體方法是在安裝選項的Communication組件中，選擇OPC Server項。

2)對 WinCC的 OPC服務器進行DCOM設置。具體方法是單擊“開始”菜單并選擇“運行”，輸入dcomcnfg，打開“組件服務”對話框;在此對話框中，單擊“組件服 務”——“我 的 電 腦 ”——“DCOM配置”——選擇“OPCServer.WinCC”——右鍵“屬性”按鈕，打開“OPCServer.WinCC 屬性”對話框;在此對話框中，單擊“安全”選項中自定義啟動和激活權限，在“標識”標簽中選擇“交互式用戶”選項。

3)在完成上述步驟以后，打開組態(tài)好的WinCC監(jiān)控界面。參數(shù)設置界面如圖2所示。

2.1.2 OPC客戶端的設計及編程

利用Visual Basic開發(fā)OPC客戶程序時，要對DLL進行注冊。具體的方法是從VB菜單中選擇“工程”——“引用”，在可用的引用一覽表中，選擇OPC Automation 2.0后按確定。

圖2 WinCC人機界面顯示

1)VB窗體設計

注冊完DLL以后，就要設計VB的窗體。在窗體上添加兩個Command按鈕，分別命名為連接服務器和退出。根據(jù)項目要求，需同步傳輸23個數(shù)據(jù)，在窗體上布局23個Text控件會比較麻煩，本文采用編程的方式，在程序運行時，將23個Text控件同時顯示在窗體上。部分代碼如下:

Load Text1(I)//上載Text控件數(shù)組

Load Label1(I)//上載Label控件數(shù)組

Label1(I).Left=((I-1)10)*(Label1(1).Width+2000)+Label1(1).Left //Label控件的橫坐標

Label1(I).Top=((I-1)Mod 10)*(Label1(1).Height+100)+Label1(1).Top//Label控件的縱坐標

Text1(I).Left=((I-1)10)*(Text1(1).Width+2200)+Text1(1).Left //Text控件的橫坐標

Text1(I).Top=((I-1)Mod 10)*(Text1(1).Height+100)+Text1(1).Top//Text控件的縱坐標

Label1(I).Visible=True

Text1(I).Visible=True

VB窗體如圖3。

圖3 VB窗體設計

2)OPC客戶端編程

VB的OPC客戶端和OPC服務器之間數(shù)據(jù)互相通訊的主要源代碼如下:

變量聲明

Dim WithEvents objServer As OPCServer //OPC服務

Dim WithEvents objGroup As OPCGroup //OPC組

Dim objGroups As OPCGroups

Dim objTestGrp As OPCGroup

Dim objItems As OPCItems

Dim lClientHandles(23)As Long//客戶句柄

Dim ServerHandles()As Long//服務器句柄

Dim lErrors()As Long

Dim ItemIDs(23)As String//OPC的標簽

Dim vtItemValues()As Variant//用于存儲OPC數(shù)據(jù)的地址

Dim a(1 To 23)As Variant

連接服務器

Set objServer=New OPCServer//創(chuàng)建新的OPC服務器

objServer.Connect("OPCServer.WinCC.1")

//連接OPC服務器

If objServer.ServerState=OPCRunning Then

Option1.Value=True//連接服務器成功的標志

添加OPC組和OPC標簽

Set objGroups=objServer.OPCGroups//添加一個OPC組集合

Set objTestGrp=objGroups.Add("TestGrp")

//添加一個OPC組

Set objItems=objTestGrp.OPCItems//建立OPC標簽集合

For I=1 To 23//生成23個項標識符

ItemIDs(I)="bb"＆I

lClientHandles(I)=I

objItems.AddItems 23，ItemIDs，lClientHandles，ServerHandles，lErrors//添加OPC標簽

斷開服務器

objItems.Remove 23，ServerHandles，lErrors

//清除OPC的標簽

objGroups.Remove"TestGrp"http://清除 OPC 組

objServer.Disconnect//斷開 OPC 的服務器

Set objItems=Nothing

Set objTestGrp=Nothing

Set objServer=Nothing

本程序是利用Timer1的Timer事件來進行數(shù)據(jù)更新的顯示，如果數(shù)據(jù)有新的更新就要導入到數(shù)據(jù)庫中，有關定時器的代碼將在下面介紹。

2.2 VB與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)交換

當數(shù)據(jù)由WinCC傳輸?shù)絍B以后，由于VB不是一個存儲單元，所以要將數(shù)據(jù)存儲到指定的歸檔數(shù)據(jù)庫中，以備報表查詢。因為該項目的數(shù)據(jù)量不大，選用Access為歸檔數(shù)據(jù)庫。

2.2.1 VB訪問數(shù)據(jù)庫的ADO接口

在VB中，常用的數(shù)據(jù)訪問接口有下列幾種:Active數(shù)據(jù)對象ADO，開放式數(shù)據(jù)庫連接ODBC，遠程數(shù)據(jù)庫對象RDO，數(shù)據(jù)庫訪問對象DAO。其中ADO接口是Microsoft開發(fā)數(shù)據(jù)庫應用程序面向對象的新接口。采用了OLE DB的數(shù)據(jù)訪問模式，是數(shù)據(jù)訪問對象DAO、遠程數(shù)據(jù)對象RDO和開放數(shù)據(jù)庫互聯(lián)ODBC三種方式的擴展，具有更加簡單、靈活的操作性能［6］。

ADO對象模型定義了一個可編程的分層對象集合，主要有三個對象成員Connection、Command和Recordset對象，以及幾個集合對象Errors、Parameters和Fileds等組成。

2.2.2 VB利用ADO接口訪問數(shù)據(jù)庫

在VB使用ADO控件訪問Access前，先要在Access中進行歸檔數(shù)據(jù)庫環(huán)境設置。在Access中建立一個名為溫度的數(shù)據(jù)庫，并在該數(shù)據(jù)庫的子目錄中新建一張表，命名為現(xiàn)場溫度記錄，這張表用于存儲從WinCC服務器中獲得的現(xiàn)場溫度數(shù)據(jù)。接著，在VB的開發(fā)環(huán)境下開發(fā)與數(shù)據(jù)庫連接的程序，本次使用的VB控件主要是Timer和Adodc，相應的程序設計步驟如下。

1)建立VB與歸檔數(shù)據(jù)庫鏈接。在VB中使用Adodc控件前，必須先對其進行設置，具體方法是:

首先，通過“工程”——“部件”菜單命令選擇“Microsoft ADO Data Control 6.0(SP6)(OLEDB)”選項，將ADO數(shù)據(jù)控件添加到工具箱，點擊ADO數(shù)據(jù)控件，將其添加到窗體上。

然后，設置Adodc2的ConnectionString屬性，在Adodc2控件上右鍵“Adodc屬性”——使用連接字符串——單擊“生成”按鈕——選擇 Microsoft Jet 4.0 OLE DB Provider——單擊“下一步”按鈕——選擇或輸入數(shù)據(jù)庫名稱——單擊“測試連接”按鈕——彈出測試連接成功對話框—點擊“確定”按鈕即可。

最后，設置Adodc2的RecordSource屬性，選擇命令類型為2-adCmdTable，在表名項選擇現(xiàn)場溫度記錄。

根據(jù)工藝要求，本項目需要同步傳輸23個數(shù)據(jù)，所以需要23個Text控件，這些控件是通過編程來顯現(xiàn)在VB的窗體上的，對于這些控件的ADO屬性設置，我們也需編程實現(xiàn)，部分代碼如下:

Set Text1(I).DataSource=Adodc2'將所有 Text控件的 DataSource 屬性設置為Adodc2

設置所有Text控件的DataFiled屬性

For I=1 To 8

Text1(I).DataField="體熱風"＆ I＆ "溫度"

Next

For I=9 To 16

Text1(I).DataField="帽熱風"＆I-8＆"溫度"Next

Text1(17).DataField="體水槽溫度"

Text1(18).DataField="體膠罐溫度"

Text1(19).DataField="體膠液溫度"

Text1(20).DataField="帽水槽溫度"

Text1(21).DataField="帽膠罐溫度"

Text1(22).DataField="帽膠液溫度"

Text1(23).DataField="廠房溫度"

2)實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的存儲。在窗體上插入一個定時器控件，命名為Timer1，將其Interval屬性設置為100，在Timer1_Timer()事件中編程。為了不產生冗余，建了一個數(shù)據(jù)緩沖數(shù)組，把每次提取出來的數(shù)據(jù)同之前的數(shù)據(jù)緩沖組中的值作對比，若不同就插入數(shù)據(jù)庫，同時更新數(shù)據(jù)緩沖數(shù)組中的值。部分代碼如下:

PrivateSub Timer1_Timer()

Dim Update As Boolean

Dim I As Integer

SyncRead OPCCache，vtItemValues，lErrors

//同步讀取WinCC的數(shù)據(jù)

For I=1 To 23

If vtItemValues(I)＜＞a(I)Then//將OPC標簽數(shù)組中的數(shù)和緩沖數(shù)組中的數(shù)進行對比

Update=True

Exit For

End If

Next

If Update Then

Adodc2.Recordset.AddNew//向 Access數(shù)據(jù)庫中插入數(shù)據(jù)

Adodc2.Recordset.Fields("日期及時間")=Now//向 Access數(shù)據(jù)庫中插入當前的日期和時間

For I=1 To 23

Text1(I).Text=vtItemValues(I)

a(I)=vtItemValues(I)

Next

Adodc2.Recordset.Update//保存插入到數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)

End If

End Sub

部分實時數(shù)據(jù)進入表后如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)存入Access數(shù)據(jù)庫

3 實時數(shù)據(jù)的查詢

由圖4可知，只要WinCC從下位機采集的這一組數(shù)據(jù)中的任何一個數(shù)據(jù)有變化，那么該組數(shù)據(jù)就會傳入到數(shù)據(jù)庫中。根據(jù)工藝要求可知，每個采集點的溫度均有一定的范圍，超過這個范圍就會對設備或產品產生一定的損害，所以需建立一個查詢，當溫度高于該范圍時，將其篩選出來，插入到該數(shù)據(jù)庫的另外一個表中，供以后的分析。構造的SQL語句通式如下:

Insert into+“表名”+select+“選擇內容”+from+“表名”+where+“條件”

建立查詢的相關步驟如下:

1)在數(shù)據(jù)庫溫度中再建立一張新表，命名為查詢溫度，用來存儲查詢出來的超出范圍的溫度。

2)在VB窗體上再布局一個ADO控件，命名為Adodc1，將其的ConnectionString設置的與Adodc2一樣，RecordSource屬性設置為查詢溫度。然后編寫代碼:Adodc1.RecordSource="SQL語句"即可以進行相關的查詢。

4 結束語

利用VB設計的OPC客戶端數(shù)據(jù)接口，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定，實時性好，能同時傳輸大批量數(shù)據(jù)。ADO數(shù)據(jù)庫接口簡單，傳輸穩(wěn)定，實時性好，技術成熟。通過OPC技術和ADO接口有效地完成了WinCC到數(shù)據(jù)庫轉儲功能。為企業(yè)進一步分析數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)，提供了可靠的數(shù)據(jù)源。

［1］甄立東.西門子 WinCC V7基礎與應用［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2011.

［2］日本OPC協(xié)會.OPC應用程序入門［M］.日本:2002.

［3］韋源，于平.Visual Basic程序設計基礎［M］.北京:清華大學出版社，2001.

［4］朱翠苗，鄭廣成.VB訪問SQL Server數(shù)據(jù)庫的幾種方案［J］.河南科技大學學報，2004，3(25):66-69.

［5］林啟寬.用 VB開發(fā) WinCC的OPC客戶機［J］.工業(yè)控制計算機，2006，19(8):80-81.

［6］趙秀梅.基于WinCC工控組態(tài)軟件的關系數(shù)據(jù)庫的研究［J］.微型機與應用，2010，29(6):1-2.