吳 晗，成衛(wèi)青

(南京郵電大學 計算機學院，江蘇 南京 210023)

0 引 言

當今社會不斷進步，工業(yè)上的自動化程度也在不斷提高，智能倉儲也被逐漸應用于各種場景，以達到減少貨物存放空間，提高效率的目的。而對各個設備狀態(tài)的實時監(jiān)控是整個智能倉儲軟件最為關鍵的一部分，在監(jiān)控、控制整個智能化立體倉儲中發(fā)揮著十分關鍵的作用。作為整個系統(tǒng)的核心，WCS(warehouse control system，倉庫控制系統(tǒng))能夠根據(jù)設備當前的狀態(tài)，通過對數(shù)據(jù)庫的查詢來控制任務信息的下達，可以實時監(jiān)控當前堆垛機所處的位置、堆垛機狀態(tài)、是否報警以及堆垛機貨叉上是否有貨的狀態(tài)變化，也能夠對輸送線的狀態(tài)和是否有報警進行監(jiān)控，還能夠查詢到當前貨物所存放的位置及庫位信息等。為了能夠實現(xiàn)上述的功能，第一步需要解決PLC和上位機之間的通信。一般來說，對于一些要求不是很高的設備，串口通信是最常見的方式，除此以外還有總線通信、串口轉以太網(wǎng)通信等。但是根據(jù)實際使用的情況發(fā)現(xiàn)，串口通信和現(xiàn)場總線通信會受到通信距離的限制，而且通信效率不高，常常會有信號延遲或者信號收不到的問題出現(xiàn)。為了解決上述問題，出現(xiàn)了OPC(OLE for process control)通信。

1 OPC技術

通信協(xié)議規(guī)定了實體雙方要實現(xiàn)通信所必須遵守的規(guī)則或約定。現(xiàn)階段，隨著工業(yè)自動化的快速進步，在完成PLC和上位機的數(shù)據(jù)交互方面，OPC協(xié)議起著至關重要的作用[1-4]。由于基于OPC通信協(xié)議的交互速度快，性能穩(wěn)定，目前越來越多的交互方式都采取這種協(xié)議。根據(jù)不同的控制系統(tǒng)，OPC服務器不僅能夠放在PLC上成為上位機的遠程OPC服務器，也能夠放在上位機上成為本地OPC服務器。此外，接口作為組件之間通信的橋梁[5]，OPC為開發(fā)人員提供了一個具有開放式的接口，可以對這個接口進行引用、改寫、擴展，從而實現(xiàn)符合自身需求的接口，完成基于OPC的上位機與下位機的數(shù)據(jù)交互。因此，OPC協(xié)議為實現(xiàn)通過PLC連接到現(xiàn)場工控電腦的OPC客戶端提供了一個可行的方式。圖1為數(shù)據(jù)源與WCS的連接結構。

圖1 數(shù)據(jù)源與WCS連接結構

WCS與OPC服務器的數(shù)據(jù)通信包含兩方面：一方面是WCS從OPC服務端讀數(shù)據(jù)；另一方面是WCS向OPC服務端寫數(shù)據(jù)[6]。WCS從OPC服務端讀數(shù)據(jù)有4種方法，分別為：異步讀取、刷新與訂閱、同步讀取[7]。WCS向OPC服務器寫入數(shù)據(jù)有兩種方法：異步寫入和同步寫入。WSC和OPC服務器的數(shù)據(jù)通信有3種方式，分別為：異步、同步以及訂閱。

1.1 同步訪問

同步讀和寫都屬于同步訪問，同步訪問指的是WCS(OPC客戶端)調用OPC服務器提供的接口，對服務器中的內容進行讀取和寫入，OPC服務器根據(jù)WCS所請求的內容將查找到的數(shù)據(jù)返回給WCS，而在此之前WCS將會一直處在等待狀態(tài)。

同步訪問的特點是：在WCS讀取特定數(shù)據(jù)塊內容時，必須要求WCS讀到數(shù)據(jù)為止；同樣的，WCS在寫入指定的數(shù)據(jù)塊地址之前，會始終處在等待數(shù)據(jù)的狀態(tài)。因此，當數(shù)據(jù)量比較小且WCS與OPC服務器交互不是很頻繁的時候可以使用同步訪問的方法。但當數(shù)據(jù)量大或者有大量用戶訪問的時候，同步訪問會出現(xiàn)延遲情況，造成系統(tǒng)的效率降低。

1.2 異步訪問

異步讀和寫也都屬于異步訪問，異步訪問和同步訪問相似，但異步訪問的操作過程比同步訪問更加復雜，先要WCS提出數(shù)據(jù)請求，然后在OPC服務器接收到這個數(shù)據(jù)請求后，OPC服務器會將這個請求進行“隊列”排序并且為其編號，WCS所調用的方法就會立即返回，使WCS能夠繼續(xù)執(zhí)行其他任務，不再處于等待狀態(tài)。在OPC服務器操作完成后，WCS會在一個專門處理外部事件的代碼塊中處理OPC服務器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。

異步訪問的特點是：在WCS發(fā)出讀取請求后需要馬上返回，然后WCS可執(zhí)行其他任務，當OPC服務器讀取數(shù)據(jù)完成后，調用WCS的讀取完成事件，完成讀取過程；同樣的，在WCS發(fā)出寫入請求后需要馬上返回，然后WCS繼續(xù)執(zhí)行其他任務，當OPC服務器把數(shù)據(jù)寫入完成后，再調用WCS的寫入完成事件，完成寫過程。所以異步訪問的效率相比較于同步訪問更高，它可以承載更多的用戶請求的數(shù)據(jù)，并且在最大程度上節(jié)約通信以及CPU資源。

1.3 訂閱方式

訂閱方式是OPC服務器與WCS通信中的一種十分特別的數(shù)據(jù)通信模式[8]。OPC服務器不需要收到來自WCS的數(shù)據(jù)請求，它是OPC服務器在每一個周期內，對于在掃描緩沖區(qū)內的數(shù)據(jù)進行掃描然后對比，若對比結果發(fā)現(xiàn)前后數(shù)據(jù)的變化大于閾值時，則會更新掃描緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)并且向WMC提供數(shù)據(jù)。這樣一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)變化WCS就能夠及時地收到變化后的數(shù)據(jù)信息。訂閱方式從本質上來說是一種異步方式中的讀取方式。使用訂閱方式采集數(shù)據(jù)是按照固定的周期更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的值，當發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化時，則會通過數(shù)據(jù)變化事件告訴WCS，并且只有當數(shù)據(jù)的變化超過規(guī)定閾值的時候才會更新數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的值并且通知WCS，由此可以得出，使用此種方式將會忽略數(shù)據(jù)微小的變化，以降低WCS與OPC服務器的負載。

訂閱方式的特點是：通過OPC服務器在每個固定周期中檢查緩存區(qū)中的數(shù)據(jù)，當發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的變化超過一個固定值之后，就會立即告訴WCS應用程序，將數(shù)據(jù)緩存區(qū)的信息傳送過去。這種技術是根據(jù)“硬件設備-服務器-用戶”的模型，如圖2所示，在服務器內部預先建立一個動態(tài)緩存區(qū)用來存儲數(shù)據(jù)，當數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化較大時對其進行更新且發(fā)送給WCS。這種方式在數(shù)據(jù)變化不大的情況下不會向WCS發(fā)送信息，從而減少數(shù)據(jù)發(fā)送的次數(shù)，也能夠減少WCS對OPC服務器的重復訪問的次數(shù)。在提供數(shù)據(jù)的設備點十分多的情景中，更能體現(xiàn)出使用這種通信方法的優(yōu)點。

圖2 訂閱數(shù)據(jù)訪問交互方式

2 OPC服務器的搭建

智能倉儲一般都使用C/S的架構模式，它包含了OPC服務器以及WCS(OPC客戶端)兩個部分，該文主要探討的是OPC服務器的實現(xiàn)過程。

2.1 總體設計構思

OPC服務器的設計需要根據(jù)智能倉儲的實際情況去考慮，為WCS提供一個穩(wěn)定、流暢的通信平臺。具體需要實現(xiàn)3個方面的功能。第一，作為一個數(shù)據(jù)服務器，OPC服務器需要向WCS提供OPC服務器的對象以及接口，這樣其他軟件才能對OPC服務器提供的數(shù)據(jù)進行讀操作和寫操作，這是作為OPC服務器最關鍵也是最為基本的功能；第二，OPC服務器應當能夠對現(xiàn)場采集的實時數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)管理；第三，為了能便于維護人員進行操作，OPC服務器應提供靈活多用的交互接口。在開發(fā)設計層面，OPC服務器應當與WCS的功能模塊相對獨立，由數(shù)據(jù)采集、OPC對象和接口以及數(shù)據(jù)管理三個子模塊組成。OPC服務器的總體結構如圖3所示[9]。

圖3 OPC服務器的總體結構

2.2 數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集與現(xiàn)場設備直接連接，獲取到現(xiàn)場設備的實際數(shù)值，再將其分配到其對應的通信子模塊中。通常來說，每一個設備都會有一個通信子模塊與其對應。數(shù)據(jù)采集模塊會有一個固定的采集周期，在每個采集周期內都會從現(xiàn)場實際設備中采集數(shù)據(jù)。對于數(shù)據(jù)采集模塊來說有兩種方式可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，第一種為直接通過I/O驅動實現(xiàn)現(xiàn)場設備與通信子模塊之間的通信；第二種為使用數(shù)據(jù)接口，通過這個數(shù)據(jù)接口不斷地讀取現(xiàn)場設備中的數(shù)據(jù)。OPC服務器數(shù)據(jù)采集模塊的結構如圖4所示。

圖4 OPC服務器數(shù)據(jù)采集模塊的結構

在實際開發(fā)應用的時候，工業(yè)上很多的控制軟件都配備了屬于其單獨擁有的數(shù)據(jù)庫。通常情況下，都是利用數(shù)據(jù)庫供應商提供的專門的API來實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作。除此以外，目前市面上經(jīng)常使用的數(shù)據(jù)庫如SQLServer、Oracle、MySql等，雖然大致相同，但是每個數(shù)據(jù)庫都具備其自身的特點，如果需要訪問這些數(shù)據(jù)庫的話，就要對每個數(shù)據(jù)庫單獨地編寫不同的控制軟件。對于日后的系統(tǒng)集成來說，這將會是一個巨大的挑戰(zhàn)[10]。

在本系統(tǒng)中OPC服務器特別為數(shù)據(jù)采集模塊提供了對數(shù)據(jù)庫進行操作的接口，使得整個WCS具有OPC服務器的功能，有效地解決了數(shù)據(jù)庫版本不統(tǒng)一，需要單獨編寫的問題。對于這樣的設計方式類似于創(chuàng)建了一個訪問WCS實時數(shù)據(jù)庫的中間件，對于其他的開發(fā)商來說就無需知道這個數(shù)據(jù)庫的特有結構了。OPC客戶端(WCS)只需要根據(jù)所提供的OPC通信規(guī)范[11]，就可以利用OPC服務器通過間接訪問的方式與數(shù)據(jù)源交換數(shù)據(jù)。

對于不同的數(shù)據(jù)源如輸送線、傳感器、堆垛機等，OPC服務器必須能夠取得這些設施的數(shù)據(jù)。因此在數(shù)據(jù)采集模塊中，通信子模塊中的接口都是以動態(tài)鏈接庫(dynamic-link library，DLL)的形式實現(xiàn)的。利用動態(tài)鏈接庫能夠制定一個統(tǒng)一的通信接口格式，這樣就能將OPC服務器中上層具體功能和下層數(shù)據(jù)采集模塊的功能分隔開，兩部分獨立開發(fā)降低耦合程度，這樣使得OPC服務器能夠對多種不同的設備實現(xiàn)兼容。除此以外，將通信接口封裝成DLL來實現(xiàn)，不僅能夠在很大程度上降低程序運行所需的資源，增強系統(tǒng)的安全性和可靠性，也使得用戶對其二次開發(fā)更加方便。

2.3 OPC對象和接口

WCS和OPC服務器之間的數(shù)據(jù)通信依靠對象的接口來實現(xiàn)，OPC對象和接口也是整個OPC通信規(guī)范的核心。主要有三種結構組成了OPC服務器：服務器、組和項[12]。作為所有組對象的集合，服務器對象包含了所有組對象的數(shù)據(jù)。在同一個組中，本組的組對象可以獲得所有信息，同時也包含了OPC數(shù)據(jù)項。

OPC的組對象為客戶獲取數(shù)據(jù)信息提供了一種方法?？蛻艏瓤梢栽诳蛻舳水斨性O置對數(shù)據(jù)的更新頻率，也可以對數(shù)據(jù)進行讀操作或寫操作。當在數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)出現(xiàn)變化后，OPC服務器會將變化的數(shù)據(jù)發(fā)送給WCS，它在接收到數(shù)據(jù)后進行信息處理，無需花費大量的時間來搜索。在OPC定義的規(guī)范當中，有兩組對象：分別是本地組以及公共組。對于公共組來說，它可以被多個WCS共同擁有，但是本地組只能有一個WCS客戶。一般情況下，對于一對已建立連接的WCS和OPC服務器來說，它們只需要定義唯一的一組對象。但是在每組對象中，WCS能夠將多個OPC數(shù)據(jù)項增加進來。

服務器、組、數(shù)據(jù)項這三類對象形成了一個分層式的結構模型。在這個結構模型中，作為標準的COM對象，OPC對象包含了服務器對象和組對象，是OPC服務器必須實現(xiàn)的兩個組件對象[13]，它需要通過實現(xiàn)OPC規(guī)范定義的接口，并且將這些接口提供給WCS，WCS再根據(jù)所提供的接口，完成對OPC服務器的訪問[14]。服務器對象擁有自己的類廠，如果需要使用，就必須先行在系統(tǒng)注冊表中完成注冊；而由于組對象沒有類廠，因此不需要向服務器對象一樣在注冊表中注冊，在服務器對象創(chuàng)建的同時也創(chuàng)建了組對象。組對象包括了項對象，它的作用是創(chuàng)建和數(shù)據(jù)存儲區(qū)的聯(lián)系，表明數(shù)據(jù)源的地址和類型。項對象與數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)項這兩個項是不同的，數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)項主要作用是和數(shù)據(jù)源通信，獲取該數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)；而項對象主要是和組對象通信，以及獲得WCS所需要獲得的信息。WCS通過組對象獲取到相關對象的名稱、屬性、值等信息，然后再將項對象與數(shù)據(jù)存儲區(qū)的數(shù)據(jù)項進行關聯(lián)，從而避免直接操作數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

OPC對象和接口模塊對外提供OPC接口與WCS進行交互，對內則通過變量連接機制建立與數(shù)據(jù)源的連接，其結構如圖5所示。

圖5 服務器中對象和接口模塊結構

2.4 數(shù)據(jù)管理

WCS需要監(jiān)控很多的變量數(shù)據(jù)信息，其中就包括了堆垛機的狀態(tài)，模式，輸送線的狀態(tài)模型，光電開關，報警信息，也能夠通過其他程序來獲得數(shù)據(jù)，以上的數(shù)據(jù)都能作為OPC服務器中的數(shù)據(jù)項，存儲在服務器的地址空間中。

3 WCS與OPC服務器通信的實現(xiàn)

WCS要從OPC服務器中獲取數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)使用者，而OPC服務器是數(shù)據(jù)的提供者，將數(shù)據(jù)提供給WCS。它們兩個之間的數(shù)據(jù)傳遞、交互是通過OPC協(xié)議來實現(xiàn)的，也就是說必須要符合OPC的接口規(guī)范。OPC技術不僅僅適用于WCS和硬件設備之間，也適用于兩個軟件之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)互通，它們既可以都配置在同一臺PC上，也能夠配置在同一個局域網(wǎng)中的不同PC上。

3.1 WCS與OPC服務器的通信流程

WCS和OPC服務器的交互流程如圖6所示。首先，無論對于WCS還是OPC服務器第一步都要做的是初始化COM(組件)庫。COM是微軟公司為了計算機工業(yè)的軟件生產(chǎn)更加符合人類的行為方式開發(fā)的一種新的軟件開發(fā)方式，可以將系統(tǒng)中的組件用新的替換掉，以便于日后的升級，也能夠在多個系統(tǒng)中使用多次。然后，OPC服務器將自身的信息注冊到操作系統(tǒng)的注冊表中，獲取CLSID，也叫類標識符。接下來是WCS根據(jù)查詢到的CLSID向OPC服務器提出構建服務器對象的請求，將WCS的請求發(fā)送給OPC服務器后就會構建服務器組件對象，并且向客戶端提供返回服務器接口對象的指針。當服務器組件對象構建完成后，WCS就能根據(jù)這個接口指針去調用OPC服務器中提供的方法。最后，當WCS結束訪問后就會將OPC服務器的資源進行釋放，然后卸載COM庫，關閉程序。在執(zhí)行這一項過程當中，是WCS主動連接或者斷開OPC服務器，但是對于OPC服務器本身來說，它是并不知道對于任何訪問它的客戶的信息的。圖6為OPC服務器和WCS的交互流程。

圖6 OPC服務器和WCS的交互流程

3.2 組對象的實現(xiàn)

WCS是通過控制組對象從而實現(xiàn)更小單位的控制，從本質上來說，是OPC服務器將相同類型的數(shù)據(jù)劃分成為一個組而達到對相同類型的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一管理的目的。比如說，有兩個WCS需要經(jīng)常訪問的數(shù)據(jù)，但是它們的數(shù)據(jù)刷新速率是不同的，那么就可以將這兩個數(shù)據(jù)分別劃分到不同組對象當中，這樣將大大提高WCS讀取數(shù)據(jù)的有效性和效率。

(1)組對象類的定義和方法。

接口中包含的方法與變量如下：

Class OpcDaCustomGroup

{

public int ServerGroupHandle; //輸出參數(shù),服務器為新創(chuàng)建的組對象產(chǎn)生的句柄

public int RevisedUpdateRate; //輸出參數(shù)，服務器返回給客戶端的實際使用的數(shù)據(jù)更新率

public Guid Riid=typeof(IOPCItemMgt).GUID; //引用參數(shù)，客戶端想要的組對象的接口類型(如 IIDIOPCItemMgt)

public object Group; //輸出參數(shù)，用來存儲返回的接口指針。如果函數(shù)操作出現(xiàn)任務失敗，此參數(shù)將返回NULL

public Guid Riid; //引用參數(shù)，客戶端想要的組對象的接口類型(如IIDIOPCItemMgt)

public object Group; //輸出參數(shù)，用來存儲返回的接口指針。如果函數(shù)操作出現(xiàn)任務失敗，此參數(shù)將返回NULL。

public GCHandle TimeBias; //指向Long類型的指針

public GCHandle PercendDeadBand; //一個項對象的值變化的百分比，可能引發(fā)客戶端程序的訂閱回調。此參數(shù)只應用于組對象中有模擬dwEUType(工程單位)類型的項對象。指針為NULL表示0.0

public int LCID; //當用于組對象上的操作的返回值為文本類型時，服務器使用的語言

public OpcDaCustomItem[] OpcDataCustomItems; // OPC項數(shù)組

}

(2)組對象的接口實現(xiàn)。

組對象在Opc自定義接口-異步管理類(OpcDaCustomAsync)中的添加OPC項AddOpcGroup中實現(xiàn)，其中部分關鍵代碼如下：

//添加OPC組

Private void AddOpcGroup(OpcDaCustomGroupopcGroup)

{

InitIoInterfaces(opcGroup); //初始化IO接口

if(opcGroup.OpcDataCustomItems.Length>0)

{

//添加OPC項

AddOpcItem(opcGroup);

//激活訂閱回調事件

ActiveDataChanged(IOPCGroupStateMgt);

}

opcGroup.TimeBias.Free();

opcGroup.PercendDeadBand.Free(); //釋放組對象的資源

}

其中IOPCGroupStateMgt為OpcDaCustomAsync類中的成員變量，是Opc組管理器。

//初始化I/O接口方法

public void InitIoInterfaces(OpcDaCustomGroupopcGroup){

int cookie;

//組狀態(tài)管理對象，改變組的刷新率和激活狀態(tài)

IOPCGroupStateMgt=(IOPCGroupStateMgt)opcGroup.Group;

IConnectionPointContainer=(IConnectionPointContainer)opcGroup.Group;

Guidiid=typeof(IOPCDataCallback).GUID;

IConnectionPointContainer.FindConnectionPoint(ref iid, out IConnectionPoint);

//創(chuàng)建客戶端與服務端之間的連接

IConnectionPoint.Advise(this,out cookie);}

其中IConnectionPoint為OpcDaCustomAsync類中的成員變量，是連接指針。

3.3 項對象的實現(xiàn)

項對象作為OPC服務器之中的私有變量，是將WCS和數(shù)據(jù)源連接起來的核心，又因為是私有變量，但在OPC定義的規(guī)范中并未為其設定出任何標準接口，WCS只能通過組對象對其進行操作，但也正因為沒有為項對象做出規(guī)定，開發(fā)者們就能夠根據(jù)現(xiàn)場的實際情況以及自身的需求來對項對象進行設計與開發(fā)[15]。用設計類OpcDaCustomItem來描述項對象，包含的主要屬性和部分關鍵代碼有：

///添加OPC項

private void AddOpcItem(OpcDaCustomGroup opcGroup)

{

OpcDaCustomItem[] opcDataCustomItemsService=opcGroup.OpcDataCustomItems;

IntPtrpResults=IntPtr.Zero;

IntPtrpErrors=IntPtr.Zero;

OPCITEMDEF[] itemDefyArray=new OPCITEMDEF[opcGroup.OpcDataCustomItems.Length];

int i=0;

int[] errors=new int[opcGroup.OpcDataCustomItems.Length];

int[] itemServerHandle=new int[opcGroup.OpcDataCustomItems.Length];

//獲取每一個數(shù)據(jù)項的值，存放在一個集合中

foreach (OpcDaCustomItem itemService in opcDataCustomItemsService){

if (itemService!=null)

{

itemDefyArray[i].szAccessPath = itemService.AccessPath;

itemDefyArray[i].szItemID = itemService.ItemID;

itemDefyArray[i].bActive = itemService.IsActive;

itemDefyArray[i].hClient = itemService.ClientHandle;

itemDefyArray[i].dwBlobSize = itemService.BlobSize;

itemDefyArray[i].pBlob = itemService.Blob;

itemDefyArray[i].vtRequestedDataType = itemService.RequestedDataType;

}

//添加OPC項組

((IOPCItemMgt)opcGroup.Group).AddItems(opcGroup.OpcDataCustomItems.Length, itemDefyArray, out pResults, out pErrors);

IntPtr Pos = pResults;

Marshal.Copy(pErrors, errors, 0, opcGroup.OpcDataCustomItems.Length);

Pos = new IntPtr(Pos.ToInt32() + Marshal.SizeOf(typeof(OPCITEMRESULT))); }

var result = (OPCITEMRESULT)Marshal.PtrToStructure(Pos, typeof(OPCITEMRESULT));

itemServerHandle[j] = opcDataCustomItemsService[j].ServerHandle = result.hServer;

4 系統(tǒng)實際應用

OPC服務器在系統(tǒng)實際應用中主要起以下兩個方面的作用：與電子元器件(主要為PLC)相連獲取外界物理數(shù)據(jù)；與上位機通訊，將獲取來的數(shù)據(jù)提供給上位機進行讀寫操作，從而實現(xiàn)對外部設備的控制。該系統(tǒng)運行需要的軟硬件有：Net Framework 4.0、WinCC_V7.3、西門子300或其他類型PLC。

OPC服務器從PLC處獲取數(shù)據(jù)，需先在本機上安裝WinCC_V7.3，并對站組態(tài)編輯器進行配置，如圖7所示，需要配置好站名、模式，選擇本機使用的網(wǎng)卡，以及對應的IP。

圖7 OPC服務器站組態(tài)編輯器

當以上操作都完成后，需要PLC編程人員將程序下載至站組態(tài)編輯器之中，這樣OPC服務器就能與PLC建立連接，獲取數(shù)據(jù)。

而作為OPC服務器的上位機WCS在從OPC中獲取時，通常情況下都是在文本文件中預先編寫好xml類型的配置文件，如圖8所示。

圖8 xml文件配置示例圖

xml配置文件的第一行為xml的版本(1.0版本)，并且使用的是UTF-8字符編碼。其中的標簽從大到小分別為OpcServer，OpcGroup和Item，依次對應OPC服務器配置、OPC組對象配置以及OPC項對象配置。在OPC服務器配置中需要寫明OPC服務器名及IP地址；在OPC組對象配置中需要寫明OPC組名、客戶端句柄以及刷新頻率；最后在項對象中則需要寫明OPC項對象在PLC中的地址塊、自定義英文名和中文名、客戶端句柄以及刷新頻率。至此，上位機配置文件基本完成。

由于PLC一般適用于工業(yè)自動化設備，考慮到軟件的穩(wěn)定性和適用性，以及庫文件的多樣性，上位機軟件開發(fā)常使用微軟的VS平臺作為開發(fā)環(huán)境，.NET作為開發(fā)語言。圖9為上位機軟件WCS的變量監(jiān)控圖。

圖9 WCS監(jiān)控數(shù)據(jù)變量圖

從圖9中可以看出，監(jiān)控的變量為xml配置文件中配置好的項對象，其中包含了變量描述、變量地址、變量名以及變量值。其中變量值的刷新頻率可以通過xml文件的刷新頻率(UpdateRate)進行設置，通常情況下數(shù)據(jù)交互模式都是采用訂閱方式進行數(shù)據(jù)更新，因為這種方式效率高、穩(wěn)定性好。

5 結束語

該文為智能倉儲系統(tǒng)設計實現(xiàn)了OPC服務器以及OPC接口，實現(xiàn)了基于OPC的WCS和PLC之間的通信。使得WCS系統(tǒng)能夠對堆垛機、輸送線等進行控制并且下發(fā)指令，從而實現(xiàn)對貨物以及庫位的管理。在智能倉儲中使用OPC通信，相較于傳統(tǒng)的串口通信，傳輸性能大大提高，提升了WCS下指令的速度、整個倉儲的工作效率以及管理水平。