2023年11月30日发(作者：)

如何用FactorySoft OPC Server Toolkit实现

OPC数据访问服务器

How To Use FactorySoft OPC Server Toolkit

To Design An OPC Data Access Server

刘权

Liu，Quan

摘要：本文介绍了一种简单方便的OPC服务器开发工具，并借用一个基于

DeviceNet的OPC数据访问服务器的实例阐述了它的使用方法。

关键词：OPC，COM/DCOM，接口，客户/服务器，线程

Abstract：This article introduces an OPC server developing toolkit to the reader, and

uses a practical server example based on DeviceNet to illuminate the usage.

Keyword：OPC, COM/DCOM, Interface, Client/Server, Thread

一、OPC数据访问技术概要

在一个过程工业的环境中有着多种多样的信息，这些信息从现场收集到后，被

集成到系统中供用户使用，但信息种类之繁多使信息的收集十分困难。一个客户端

应用需要调用多种驱动程序去进行信息收集，每种驱动程序的调用方法都可能不

同。系统中一旦出现不支持的驱动程序，就需要更改并重新编译客户端应用程序，

维护和扩展非常困难，因此需要有一种开放的高效的面向数据而不是数据类型的通

信体系结构来改变这种情况。OPC（OLE for Process Control）就是这样一种基于

Windows操作系统COM/DCOM模型的通信体系结构标准。支持 OPC的客户端以

一种一致的方式去请求和获取 OPC服务器的数据，这种方式消除了繁杂的设备驱

动程序问题, 同时也加速了数据的传输。

OPC规范包含了数据访问规范、报警事件访问规范、历史数据访问规范等几个

部分，本文着重介绍OPC数据访问部分。一个OPC数据访问服务器向OPC客户

机提供多个OPC规范定义的COM接口，其体系结构如下图所示：

OPC定义的COM接口由定制接口（Custom Interfaces）和自动化接口

（Automation Interfaces）两部分组成，一个OPC服务器必须实现所有的定制接

口，自动化接口主要用于VB开发的应用程序，可以选择实现。

一个OPC服务器由数个Server对象、Group对象和Item对象构成。Server对

象包含了关于Server的信息并作为Group对象的容器；Group对象作为Item对象

的容器对Item对象进行逻辑上的组织，OPC支持对单个Group对象的禁止和使

能；每个Item代表对一个数据源的连接，而不是数据源本身。除Item外的每种对

象都实现了一套OPC定制接口，由OPC客户机调用来访问对象。Item对象不作为

OPC客户机可访问的对象，因此没有定义外部接口，所有对Item对象的访问都要

通过包含该Item对象的Group对象进行。

Server对象所包含的接口有：

IUnknown，每个COM接口所必须提供的标准接口，用于查询访问其它

COM接口。

IOPCCommon，提供了设置和查询指定客户机/服务器会话LocaleID的功

能，这个COM接口的实现使得每个客户机的动作彼此互不影响。

IOPCServer，是一个OPC服务器的主接口，提供了组对象管理和获取服务

器状态的功能，每个OPC服务器必须无条件的提供该COM接口。

IConnectionPointContainer，为IOPCShutdown接口提供对ConnectionPoint

的访问。

IOPCItemProperties，客户机使用该COM接口来浏览一个ITEMID所附带

的属性，并读取这些属性的当前值。该接口只适用于少量数据的浏览和读

取，大量数据可考虑实现可选接口IOPCBrowseServerAddressSpace。

Group对象所包含的接口有：

IUnknown，每个COM接口所必须提供的标准接口，用于查询访问其它

COM接口。

IOPCItemMgt，为客户机提供了添加、删除Group中的Item及控制它的行

为的功能。

IOPCGroupStateMgt，为客户机提供了Group状态管理的功能，主要是改

变更新速率和激活状态。

IOPCSyncIO，为客户机提供对服务器的同步读写操作。

IOPCASyncIO2，IOPCASyncIO的替代接口，为客户机提供了对服务器的

异步读写操作。IOPCASyncIO2引入了Transaction的概念，每次异步读写

都被看作是一个Transaction，被赋予一个TransactionID，以区分不同的异

步操作。

IConnectionPointContainer，为IOPCASyncIO2接口提供对ConnectionPoint

的访问。

二、FactorySoft OPC Server Toolkit

FactorySoft OPC Server Toolkit（下简称FS开发工具）是由美国FactorySoft公

司制作的OPC服务器开发工具，它使用面向对象的技术将OPC规范所定义的

COM接口及其实现都封装到一个文件名为的动态链接库中，然后定义了

COPCCallback基类、COPCBrowser基类和CTag基类，这些类中定义了构建数据

路径、访问数据和提交数据的虚函数接口，开发者通过类的派生以及重载这些虚函

数来对数据的访问和提交进行定制。FS开发工具极大的简化了OPC服务器的开发

过程，使得开发者不用去实现OPC规范的每个细节，而集中精力到数据的访问和

提交上。一个用FS开发工具开发的OPC服务器的结构如下图所示：

App

Call

back

tag

tag

tag

L

L

.

D

e

r

r

v

S

e

F

S

OPC

Client

共输出了7个API接口和3个类，描述如下：

1、StartFSServer()

功能：开始的操作。

定义：void StartFSServer(HINSTANCE hInstance, CLSID* pCLSID)

参数：hInstance，OPC服务器程序的实例句柄。

PCLSID，指向OPC服务器程序CLSID的指针。

2、StopFSServer()

功能：停止的操作。

定义：void StopFSServer()

3、RegisterServer()

功能：在注册表中注册OPC服务器信息。

定义：HRESULT RegisterServer()

返回值：从ATL注册脚本处理器返回的HRESULT。

4、UnregisterServer()

功能：从注册表中删除OPC服务器的注册信息。

定义：HRESULT UnregisterServer()

返回值：从ATL注册脚本处理器返回的HRESULT。

5、SetCallbackObject()

功能：传递OPC服务器的Callback对象指针给。

定义：void SetCallbackObject(COPCCallback* pNewCallback )

参数：pNewCallback，指向新的Callback对象的指针。

6、FSServerInUse()

功能：测试OPC服务器是否存在已经连接的客户端程序。

定义：void FSServerInUse()

返回值：如果存在已经连接的客户端则返回True，否则返回False。

7、MatchPattern()

功能：字符串匹配函数，用于浏览等功能。

定义：BOOL MatchPattern( LPCTSTR String, LPCTSTR Pattern, BOOL

bCaseSensitive )

参数：String，匹配的字符串，如Item名称等。

Pattern，用于匹配的表达式，语法遵照BASIC语言。

BcaseSensitive，True表示区分大小写，False表示不区分。

返回值：如果匹配成功返回True，否则返回False。

8、CTag类

CTag类保存了每个Item的数据、质量、时间标签、访问权限和引用计数，使

用CTag类访问Item的当前数据。引用计数用来判断CTag是否正在使用，当

Callback对象返回一个CTag指针时，引用计数加1，当使用完毕时，引用计数减

1，当引用计数为0时，可以对CTag进行删除或从扫描列表中移除等操作。CTag

的数据成员描述如下：

m_

value，保存Tag的数据值，VARIANT类型。

m_quality,，字，保存Tag数据的质量。

m_

timestamp，FILETIME类型，Tag数据的时间标签。

m_nativeType，VARTYPE类型，保存Tag数据的类型。

当OPC服务器程序访问现场数据时，应对值、质量和时间进行更新，然后通

过传递给客户端程序。OPC服务器程序可以从CTag类派生出自己的Tag类并加入

需要的其它信息，Callback对象的接口函数将使用CTag指针，开发者在定制

Callback对象时可将这些CTag指针强制转换为派生类指针。

9、COPCCallback类

COPCCallback类定义了FSServer DLL和OPC服务器程序之间的接口，这些接

口提供了一个OPC服务器所需的全部基本行为。OPC服务器程序如果需要定制某

些接口，可从COPCCallback类派生自己的Callback类，然后重载要定制的接口函

数。COPCCallback中的Scan()用于扫描客户机需要访问的所有Tag，但是对于非

常慢的设备或者只有状态改变才产生数据的设备，应由OPC服务器程序创建子线

程访问这些数据，然后保存到缓冲区中等待客户端的访问，不要在Scan()中包含这

些设备。ReadTag()和WriteTag()用于对数据的直接访问，当然，在Scan中也可以

调用ReadTag来读取数据。COPCCallback的主要接口函数（虚函数）描述如下：

(篇幅所限，恕不能一一详述)

QueryNumProperties()，查询指定名称对应Tag的属性个数。

QueryAvailableProperties()，查询指定名称对应Tag的属性ID、描述和类型。

GetItemProperties()，获取指定名称对应Tag的属性值。

LookupItemIDs()，根据属性查询对应的Tag名称。

CreateBrowser()，创建一个COPCBrowser对象并传递给。

SetUpdateRate()，设置Group更新间隔。

AddTag()，客户端添加Item后调用本接口函数，允许服务器端进行事后处理。

ValidateTag()，验证Tag的名称、访问路径和数据类型的合法性。

Remove()，通知服务器这些Tag已经被从Group中删除。

GetTagName()，获取指定Tag的名称。

Scan()，扫描添加到客户端的Tag，更新Tag的数据、质量和时间标签。

Read()，成批读取指定的Tag数据。

ReadTag()，读取指定Tag的数据。

Write()，修改指定Tag的数据。

WriteTag()，成批修改指定Tag数据。

GetServerState()，获取OPC服务器状态。

10、COPCBrowser类

COPCBrowser类用于对OPC服务器中的Item进行浏览。Callback对象的成员

函数CreateBrowser所创建的对象就是从COPCBrowser类派生出来的。当多个客户

端连接到OPC服务器时，Callback对象为每个客户端各创建一个Browser对象。

COPCBrowser类的接口函数（虚函数）描述如下：

~COPCBrowser()，Browser对象的析购函数，派生类通过重载本函数来定制析

购过程。

QueryOrganization()，查询服务器的数据组织方式，树状模式或平板模式。

MoveUp()，将浏览位置移动到数据树的上一级，如果是平板模式返回False。

MoveDown()，在数据树的当前浏览位置向下查询由参数指定的“树枝”，然

后将浏览位置移动这个“树枝”。如果数据树是平板模式返回False。

GetNames()，设置浏览时的字符串过滤器、数据类型过滤器和访问过滤器，并

查询收集所有符合过滤条件的Tag名称。

GetItemID()，根据给定的Tag名称，获取其对应的ItemID（全路径）。

Next()，从GetNames()收集的Tag名称中，依次得到符合条件的每个Tag名

称。

Reset()，重置Next()的开始位置。

GetAccessPaths()，获取给定Tag名称的所有访问路径。

NextAccessPath()，依次获取GetAccessPaths()所获得的每个访问路径。

三、一个OPC服务器的例子

为了充分说明FS开发工具的使用方法，现给出一个用FS开发工具开发的

DeviceNet OPC数据访问服务器的例子。

1、需求

用实现OPC数据访问接口。

DeviceNet OPC数据访问服务器应能自动查询总线上所挂接的设备，建立

设备扫描列表。

应可以自动与每个设备建立显式连接和I/O连接。

用子线程周期的对设备扫描列表中的每个设备的I/O数据进行扫描。

建立树状模式的OPC数据组织方式。

2、总体结构

初始化模块

D

e

设备扫描

Ov

线程

Pi

Cc

数e

I/O数据处理模块

据N

访e

问t

接通

I/O数据树

口讯

接

口

初始化模块完成的工作有：初始化OPC数据访问接口；初始化DeviceNet

通讯接口；查询DeviceNet总线上的设备建立设备扫描列表；与每个设备

建立I/O连接；创建设备扫描子线程；构建I/O数据树。

设备

扫描

列表

DeviceNet

总线

OPC

设备扫描线程负责周期性的对设备扫描列表中的每个设备进行扫描。

I/O数据处理模块一方面将设备扫描线程得到的I/O数据转换成OPC的数

据格式保存到I/O数据树的缓冲区中，另一方面将COPCCallback::Write()

或COPCCallback::WriteTag()的数据转换成DeviceNet通讯帧发送到目的设

备中去。

3、代码片断

在CApp::InitInstance()中初始化OPC数据访问接口：

BOOL CApp::InitInstance()

{

OleInitialize(NULL);

CDNetOpcCallback* pCallback = new CDNetOpcCallback;

if( !pCallback )

return FALSE;

if( !StartFSServer(m_hInstance, &CLSID_OPCServer) )

return FALSE;

//Register the Opc Server

……

SetCallbackObject( pHkopcCallback );

// Standard initialization

……

return TRUE;

}

在CApp::ExitInstance()中停止

int CApp::ExitInstance()

{

StopFSServer();

OleUninitialize();

return CWinApp::ExitInstance();

}

CDnOpcCallback::AddTag()伪代码：

CTag* CDnOpcCallback::AddTag(LPCTSTR name, LPCTSTR accessPath,

VARTYPE requestedType)

{

return S_OK;

}

CDnOpcCallback::WriteTag()伪代码：

HRESULT CDnOpcCallback::WriteTag(CTag * pTag, VARIANT &value)

{

BYTE *pData = ConvertRequestedTypeToNativeType(pTag, value);

DN_FRAME *pFrame = PackDeviceNetFrame(pTag, pData);

SendDeviceNetFrame(pFrame);

return S_OK;

}

CDnOpcBrowser::MoveUp()代码：

BOOL CDnOpcBrowser::MoveUp()

{

if( m_pBranch->m_parent )

{

m_pBranch = m_pBranch->m_parent;

Reset();

return TRUE;

}

// at the "root" level, can't go up

参考文献

[1] Rockwell，《DeviceNet Specification》Release 2.0，1994

[2] OPC Foundation，《OPC Specifications》Release 2.0，March，1999

[3] FactorySoft，《OPC Server Toolkit Guide》Version 2.03，1999

作者简介：

刘权，男，1973年生，北方交通大学计算机科学系，计算机应用技术专业在读研

究生，现任北京华控技术有限责任公司副总工程师，一直从事现场总线相关软件设

计开发工作。

电话：010－－852

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通信地址：群英科技园3号楼2层

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