國(guó)機(jī)傳感科技有限公司 韓 策 張 娜 王松亭 張 凱 何 方 袁 峰

隨著計(jì)算機(jī)性能的飛速發(fā)展，瀏覽器可支撐的項(xiàng)目復(fù)雜度日益提高，進(jìn)而推動(dòng)B/S架構(gòu)、java語言、java框架成為系統(tǒng)的主流。其中SpringBoot已經(jīng)成為當(dāng)前搭建javaWeb工程最便捷的工具之一。OPC作為工業(yè)控制領(lǐng)域中一種重要的通信協(xié)議，可以有效的解決計(jì)算機(jī)與工控設(shè)備通信難的問題。隨著SpringBoot在工控相關(guān)領(lǐng)域使用率逐日提高，基于SpringBoot的OPC通信技術(shù)也會(huì)成為一種不可或缺的應(yīng)用。

本項(xiàng)目基于SpringBoot設(shè)計(jì)了OPC客戶端。該客戶端支持OPC DA2.0協(xié)議，支持多種OPC服務(wù)器，包括但不限于KEPserver、Matrikon、PC-Access。

1 搭建OPC服務(wù)器

工業(yè)領(lǐng)域中使用的OPC服務(wù)器種類眾多，比較流行的模擬OPC服務(wù)器有KEPserverEx 6、MatrikonOPC Server for Simulation，S7-200 PC Access SMART（以下簡(jiǎn)稱PC-Acess）。其中KEPserver、Matrikon以模擬仿真為主，功能比較完善，PC-Acess是德國(guó)西門子股份公司開發(fā)的，適用于S7-200 SMART小型PLC的OPC服務(wù)器，對(duì)于該款PLC的支持較好。本文以PC-Access為例，闡述OPC服務(wù)器的搭建過程，以及后續(xù)客戶端的實(shí)現(xiàn)。

1.1 OPC服務(wù)器軟件下載

西門子官方網(wǎng)站的S7 200 Smart產(chǎn)品與服務(wù)器中提供了PCAccess的下載，版本為V2.3。下載后根據(jù)提示進(jìn)行安裝。

1.2 DCOM配置

所有OPC DA2.0通信都基于COM和DCOM。當(dāng)OPC的服務(wù)器和客戶端在同一臺(tái)服務(wù)器上時(shí)，使用COM進(jìn)行通信，當(dāng)OPC的服務(wù)器和客戶端不在同一服務(wù)器上時(shí)，使用DCOM通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。OPC服務(wù)器搭建的前提是配置好所在服務(wù)器的DCOM設(shè)置，DCOM是OPC技術(shù)的基石。

（1）新建用戶并給用戶賦權(quán)

出于對(duì)系統(tǒng)的安全性、管理的便捷性考慮，新建一個(gè)Windows用戶（本項(xiàng)目里用戶名為OPCUser）。保證新建的服務(wù)器用戶和客戶端用戶的用戶名和密碼相同。在“Distribute COM Users”用戶組中添加OPCUser用戶。

（2）修改防火墻配置

DCOM使用服務(wù)器上的135端口進(jìn)行通信，為了保證通信不被防火墻攔截，需要將135端口添加到防火墻的白名單中。在Windows防火墻中的“高級(jí)設(shè)置”中啟用“Windows Management Instrumentation（DCOM-In）”的入站規(guī)則，并將作用域里的“本地IP地址”、“遠(yuǎn)程IP地址”更改為“任何IP地址”，在指定此規(guī)則應(yīng)用的配置文件中勾選“域”、“專用”、“公用”。

創(chuàng)建OPCEnum入站規(guī)則。OPCEnum.exe提供了客戶端計(jì)算機(jī)獲取OPC服務(wù)器名稱的功能，故為了使客戶端能夠獲取到正確的OPC服務(wù)器名稱，需要配置OPCEnum的入站規(guī)則，使其功能不被防火墻所限制。在Windows防火墻中的“高級(jí)設(shè)置”中，點(diǎn)擊新建規(guī)則，并在彈出的新建入站規(guī)則向?qū)е羞x擇程序，并添加%WINDIR%/system32/OpcEnum.exe為程序路徑，勾選“允許連接”，勾選“域”、“專用”、“公用”。

創(chuàng)建OPC服務(wù)程序入站規(guī)則。PC Access SMART作為OPC服務(wù)程序，必須保證此程序受到防火墻信任才能保證通信無誤。在Windows防火墻中的“高級(jí)設(shè)置”中，點(diǎn)擊新建規(guī)則，并在彈出的新建入站規(guī)則向?qū)е羞x擇程序，并添加C:Program Files(x86)SiemensS7-200 PC Access SMARTPCAConfig.exe為程序路徑，勾選“允許連接”，勾選“域”、“專用”、“公用”。

（3）設(shè)置DCOM安全

為了使OPC客戶端可以遠(yuǎn)程訪問OPC服務(wù)器，需要對(duì)DCOM的默認(rèn)屬性和COM安全進(jìn)行配置。在“組件服務(wù)計(jì)算機(jī)我的電腦屬性”選擇“默認(rèn)屬性”標(biāo)簽頁。勾選“在此計(jì)算機(jī)上啟用分布式COM”；選擇“默認(rèn)身份驗(yàn)證基本別”為“連接”；選擇“默認(rèn)模擬級(jí)別”為“標(biāo)識(shí)”。

選擇“COM安全”標(biāo)簽頁，點(diǎn)擊“訪問權(quán)限”的“編輯默認(rèn)值”。將“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”、“SYSTEM”、“SELF”的本地訪問和遠(yuǎn)程訪問設(shè)置為允許。

點(diǎn)擊“訪問權(quán)限”的“編輯限制”。將“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”、“SYSTEM”的本地訪問和遠(yuǎn)程訪問設(shè)置為允許。

點(diǎn)擊“啟動(dòng)和激活權(quán)限”的“編輯默認(rèn)值”。將“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”、“SYSTEM”的本地啟動(dòng)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、本地激活、遠(yuǎn)程激活設(shè)置為允許。

點(diǎn)擊“啟動(dòng)和激活權(quán)限”的“編輯限制”。將“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”、“SYSTEM”、“SELF”的本地啟動(dòng)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、本地激活、遠(yuǎn)程激活設(shè)置為允許。

OpcEnum的DCOM配置。在“組件服務(wù)計(jì)算機(jī)我的電腦DCOM配置”中選中OpecEnum的屬性。將“常規(guī)”標(biāo)簽中的身份驗(yàn)證級(jí)別設(shè)置為“無”。在“安全”標(biāo)簽中自定義啟動(dòng)和激活權(quán)限，將“SYSTEM”、“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”的本地啟動(dòng)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、本地激活、遠(yuǎn)程激活設(shè)置為允許。設(shè)置自定義訪問權(quán)限，將“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”、“SYSTEM”、“SELF”的本地訪問和遠(yuǎn)程訪問設(shè)置為允許。將“標(biāo)識(shí)”標(biāo)簽中的“選擇運(yùn)行此應(yīng)用程序的用戶帳戶”更改為“系統(tǒng)帳戶”。

PC Access的DCOM配置。在“組件服務(wù)計(jì)算機(jī)我的電腦DCOM配置”中選中“S7200 PC Access SMART OPC Server”的屬性。將“常規(guī)”標(biāo)簽中的身份驗(yàn)證級(jí)別設(shè)置為“無”。在“安全”標(biāo)簽中自定義啟動(dòng)和激活權(quán)限，將“SYSTEM”、“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”的本地啟動(dòng)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、本地激活、遠(yuǎn)程激活設(shè)置為允許。設(shè)置自定義訪問權(quán)限，將“Distribute COM Users”、“ANONYMOUS LOGON”、“Everyone”、“INTERACTIVE”、“SYSTEM”、“SELF”的本地訪問和遠(yuǎn)程訪問設(shè)置為允許。將“標(biāo)識(shí)”標(biāo)簽中的“選擇運(yùn)行此應(yīng)用程序的用戶帳戶”更改為“交互式用戶”。

（4）本地安全策略設(shè)置

在本地安全策略中，修改本地策略中的安全選項(xiàng)，將“網(wǎng)絡(luò)訪問：將Everyone權(quán)限應(yīng)用于匿名用戶”啟用。

至此，已完成了OPC服務(wù)器的環(huán)境搭建工作。PC Acess OPC服務(wù)器只支持讀操作，不支持寫操作。

2 SpringBoot工程建立

首先通過SpringBoot搭建新工程。在VsCode中的命令面板中，輸入命令Spring Initializr:Creat a Maven Project…初始化一個(gè)SPringBoot工程。版本選擇2.4.6的長(zhǎng)效支持版本；選擇java做為本工程的編程語言；輸入自定義的工程名；選擇Jar的打包形式；因?yàn)镴ava 8中的某些功能已經(jīng)不被VsCode支持，所以選擇Java 11作為Java版本；添加自定義模塊Spring Web以支持前端Web工程，添加Lombok模塊以精簡(jiǎn)項(xiàng)目中的代碼，添加MysSQL Driver及Spring Data JPA模塊以支持后續(xù)的數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)工作。

其次在工程根目錄下的pom.xml導(dǎo)入Maven依賴，以

3 OPC客戶端程序設(shè)計(jì)

3.1 OPC客戶端設(shè)計(jì)

OPC客戶端采用前后端分離的方式進(jìn)行開發(fā)?？蛻舳说那岸瞬捎肰UE框架進(jìn)行搭建，通過http與后端進(jìn)行通信，后端以MVC框架為基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)，包括OPC數(shù)據(jù)的讀取、寫入功能的實(shí)現(xiàn)。

表1 Utgard所需的項(xiàng)目依賴

3.2 OPC客戶端讀取功能具體實(shí)現(xiàn)

（1）配置連接信息。

需要將OPC服務(wù)器的IP地址、用戶名、密碼及OPC服務(wù)程序（即PC-Access）的應(yīng)用程序ID配置到ConnectionInformation中。關(guān)鍵代碼如下：

（2）創(chuàng)建Server對(duì)象

（3）將Group對(duì)象添加到Server

（4）將item對(duì)象添加到Group

（5）讀取OPC的值

（6）關(guān)閉服務(wù)

通過SpringBoot方式實(shí)現(xiàn)OPC客戶端，拉近了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)與互聯(lián)網(wǎng)之間的距離。使得工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)更快速、更準(zhǔn)確的傳到上位機(jī)上，為工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行云計(jì)算、機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)處理等提供了良好、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸途徑，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)有著良好的實(shí)用價(jià)值。