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OPC通信从入门到精通

2023-11-20 08:46| 来源: 网络整理| 查看: 265

文章目录 1. OPC基础知识：OPCDA，OPCUA1.1 OPC基础知识1.2 OPC通信读写方式 2. OPC通信仿真2.1 上位机与PLC通过ModbusTCP直接通信2.2 OPC通信介绍及实例2.2.1 OPC通信与ModbusTCP比较2.2.2 OPC通信应用场景2.2.3 OPC DA通信仿真实例2.2.4 OPC UA通信仿真实例2.2.5 OPC通信仿真实例框架图 3. C#写一个OPC DA客户端（控制台程序）3.1 动态库加载及函数介绍3.2 数据的读取程序编写

1. OPC基础知识：OPCDA，OPCUA 1.1 OPC基础知识

OPC的诞生及历史：软件进行开发时需要与各种不同的协议进行对接，例如Modbus协议等，当设备很多，协议很多的情况下，上位机与硬件的沟通就会变得很麻烦，所以就有了将这些协议抽象出一个标准接口，对于软件人员就无需和协议对接，只需要对接接口即可，因此OPC就诞生了

最早由于Windows系统是作为主流，因此OPC依赖于Windows的COM和DCOM技术，依赖上述早期技术就产生了OPCDA，OPCDA也可以看做一个标准

后来就有了OPC基金会，很多企业和协议加入进来，就可以使用相应的标准

随着时间的发展，OPCDA通信的问题研究暴露出来了，两台电脑之间，假设有A和B两台电脑，A作为服务器，B作为客户端，如果A、B都在一个局域网就可以进行通信，但实际上不能直接通信，需要做一些配置，这些配置也就成为DCOM配置，DCOM配置除了麻烦，也会造成安全性很差 为了OPCDA的缺点，OPC基金会就去做了优化，因此产生了OPCUA

因此OPCUA就可以看做OPCDA的产品升级，不再依赖DCOM，也就不依赖Windows平台可以实现跨平台的架构，而是基于以太网，最底层也就是基于Socket的，安全性上也得到了提升（秘钥管理等），现在及以后主流肯定是OPCUA，由于历史原因OPCDA还在使用，也是工业4.0落地的协议

但是OPCUA是需要授权的，也就是需要收费的，有可能OPCUA的客户端免费，服务器是收费的

官方的东西： 在这里插入图片描述 OPC Classic规范是由三个部分组成：通信、报警和历史数据 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

1.2 OPC通信读写方式

无论是 OPC DA 还是 OPC UA，都遵从 OPC 标准，因此在某些方面是类似，这里主要针对 OPC的读写方式进行说明。OPC 读写方式主要有三种，分别是同步方式、异步方式及订阅方式，订阅方式仅针对读取有效。

OPC 同步方式 ：同步方式是指当客户端发送请求后，必须等到服务器响应全部完成后才能返回，期间将一直处于等待状态，因此当多客户端向服务器操作时，客户端程序产生阻塞，同步通讯适用于客户端较少，数据量较小的场合，同步方式的工作流程如下图所示： 在这里插入图片描述 发送请求call之后，需要等一个replay回应，就跟Modbus通信是类似的，一发一回之后，再发再回，

OPC 异步方式 ：异步方式是指当客户端发送请求后立即返回，不需要等待服务器的响应，可以进行其他操作，当服务器完成响应后会自动通知客户端，因此相对于同步通讯，异步通讯的效率更高，异步方式的工作流程如下图所示： 在这里插入图片描述 发送完call之后，不需要等，继续发第二个call，等第一个call完成之后会通过事件告知客户端，后边的call的处理方式也是一样

OPC 订阅方式 ：订阅方式在初始化时，就需要订阅相应的通信组 Group，这样当服务器的 Group组内有数据发生变化时，就会自动刷新客户端数据，客户端只需要向服务器发送一次请求，因此订阅方式的效率是非常高的，订阅方式的工作流程如下图所示： 在这里插入图片描述 订阅的方式只针对读取，写入可以使用同步和异步，

2. OPC通信仿真 2.1 上位机与PLC通过ModbusTCP直接通信

前面我们介绍过PLC通过ModbusTCP与上位机直接通信，下面将会以实例再次进行介绍。 以已经建在局域网内的以下PLC为例，可以使用Modbus TCP进行通信 在这里插入图片描述 以下为写到台达PLC中的程序 在这里插入图片描述 为了读取对应的值，可以采用Modbus TCP通信进行，以读取D33为例 在这里插入图片描述 如下图直接在Modbus Poll中输入D33 在这里插入图片描述 就可以直接读到数据 在这里插入图片描述 ModbusTCP：PC作为ModbusTCP客户端，PLC作为ModbusTCP服务器，两者直接通信

2.2 OPC通信介绍及实例 2.2.1 OPC通信与ModbusTCP比较

ModbusTCP通信是采用直接方式进行通信，用OPC的方式如何去做呢？ OPC是间接方式，OPC通信方式是：PLC作为ModbusTCP服务器，用KepServer作为ModbusTCP客户端，同时作为OPC服务器，PC作为OPC客户端

2.2.2 OPC通信应用场景

单个设备上述OPC通信方式比较麻烦的，且是收费的，但好处是当设备比较多，协议多的时候OPC通信优势就会很明显。 OPC具有以下应用场景：

（1）设备协议不知道或者写不了的时候（2）设备种类很多，很麻烦（3）设备数量很多，很麻烦 2.2.3 OPC DA通信仿真实例

为什么OPC这种通信方式可以实现上述的功能呢？ 这是因为KepServer中集成了很多驱动，所以你只管做配置

OPC 通信基于服务器-客户端模型，因此需要实现OPC客户端通信之前，需要搭建一个 OPC 服务器环境，这里我们采用比较主流的 KepServer 软件，硬件以台达PLC通过ModbusTCP为例，关于 KepServer的安装授权过程，这里就不做过多赘述了。

打开 KepServer 软件后，通过菜单新建一个项目，然后按照下图进行操作: 下图为查看KepServer中集成的驱动种类，以下以台达PLC通过ModbusTCP为例，通道类型选择对应的ModbusTCP通信。 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 创建台达PLC设备 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 输入PLC地址和设备地址 在这里插入图片描述 以上面读取的D33为例创建标记 在这里插入图片描述 以下就是创建了一个标记，当需要读取更多的变量的时候，就可以通过添加更多标记的方式进行 在这里插入图片描述

保存配置

运行->连接 在这里插入图片描述 启动监控后对应的值就读取过来 在这里插入图片描述 此处的OPC Quick Client相当于客户端，在KepServer上进行配置之后就可以实现与PLC的通信

上述的过程就是：PLC作为ModbusTCP服务器，用KepServer作为ModbusTCP客户端

同时作为OPC服务器有没有开启呢？ 在关闭了KepServer后，使用OPC客户端进行连接，如果可以连接上，那就代表服务器是打开的

打开如下OPC DA客户端软件（模拟上位机），并如下图所示进行选择： 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 可以看到读到了对应的变量值 在这里插入图片描述 这说明服务器所提供的服务是一直在打开的

2.2.4 OPC UA通信仿真实例

上述过程介绍的是OPC DA的过程，在KepServer中也是集成进去了，在右下角有一个图标是关于OPC UA的，进去后的界面如下： 在这里插入图片描述 这里的49320是？

上面讲过OPC UA是基于socket，OPC UA服务器其实就是TCP服务器，OPC UA是应用层协议，加载到TCP中，类似于Modbus TCP

如果是基于TCP的，那么就可以使用网络调试助手连接到，下图显示是连接上了 在这里插入图片描述 所以KepServer本质上就是一个TCP服务器，可以同时打开OPC DA和OPC UA的服务器

如果要连接OPC UA服务器，可以使用OPC UA客户端，常用的有UaExperter，具体操作如下： 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 可以看到数据已经读到

2.2.5 OPC通信仿真实例框架图

绘制一个框架图进行理解，DVP32是台达PLC，通过以太网接口连接到交换机，PC也是连接到交换机上的，也就是在一个局域网内，通过KepServer创建OPC UA服务器，利用OPC UA客户端就可以实现与PLC的的交互（读取与修改PLC变量），下图红色即为OPC UA通信的数据流 在这里插入图片描述

先用官方提供的客户端软件进行通信测试接口正常，再自己去写。

3. C#写一个OPC DA客户端（控制台程序） 3.1 动态库加载及函数介绍

新建项目，加载dll库（利用COM技术写的） 在这里插入图片描述 添加引用，查看到其中包含了众多方法 在这里插入图片描述 其中OPCGroups继承于IOPCGroups接口 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

3.2 数据的读取程序编写

PLC中数据读取程序可以按照以下层次进行读取：OPCServer >> OPCGroups >> OPCGroup >> OPCItems >> OPCItem(标记/变量，最终要读取的)

OPC客户端和服务器不一定在一台电脑，一般会用一台电脑作为服务器，这个电脑就是一个Node，再在电脑中找ServerName，也就是下图中的Prog ID 在这里插入图片描述 连接的对应代码如下： 在这里插入图片描述 运行结果： 在这里插入图片描述 连接之后进行配置

按照OPCServer >> OPCGroups >> OPCGroup >> OPCItems >> OPCItem(标记/变量，最终要读取的)结构进行变量的读取 在这里插入图片描述 在这里插入图片描述 这里只是单个设备单个变量的值读取，可以参考下篇读取多个设备多个变量值的方法

4.学习视频地址： OPC框架搭建及实现原理分析1；OPC框架搭建及实现原理分析2；OPC框架搭建及实现原理分析3；OPC框架搭建及实现原理分析4

本篇是比较基础和简要的介绍，作为补充请查看OPC通信从入门到精通_2_OPC通信详解和C#客户端编程



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