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最近一個專案中需要用到OPC client，從OPC Server中獲取資料。主要的程式語言使用Java實現。實際開發中遇到了各種坑，其實也和自己沒有這方面的經驗有關，現在寫一篇文章分享下整個專案中遇到的一些問題。

準備知識

開發OPC Client之前需要一些準備知識，需要一些知識儲備，否則根本搞不清楚裡面的門道。現在對一些預先準備的知識點做一概述。OPC是什麼就不說了。

OPC Server端的協議

OPC Server端目前常見的有以下幾種協議:

• OPC DA: Data Access協議，是最基本的OPC協議。OPC DA伺服器本身不儲存資料，只負責顯示資料收集點的當前值。客戶端可以設定一個refresh interval，定期重新整理這個值。目前常見的協議版本號為2.0和3.0，兩個協議不完全相容。也就是用OPC DA 2.0協議的客戶端連不上OPC DA 3.0的Server
• OPC HDA: Historical Data Access協議。前面說過DA只顯示當前狀態值，不儲存資料。而HDA協議是由資料庫提供，提供了歷史資料訪問的能力。比如價格昂貴的Historian資料庫，就是提供HDA協議介面訪問OPC的歷史資料。HDA的Java客戶端目前我沒找到免費的。
• OPC UA: Unified Architecture統一架構協議。誕生於2008年，摒棄了前面老的OPC協議繁雜，互不相容等劣勢，並且不再需要COM口訪問，大大簡化了程式設計的難度。基於OPC UA的開源客戶端非常多。不過由於誕生時間較晚，目前在國內工業上未大規模應用，並且這個協議本身就跟舊的DA協議不相容，客戶端沒法通用。

我們的目標環境絕大多數是OPC DA 2.0的Server，極個別可能有OPC DA 3.0。當時找到的很多類庫實現的都是OPC UA的。

第一坑: 基於JAVA開發的OPC Client非常少，大部分是商業的，售價不菲。現場環境又是OPC DA的Server，開源client只有兩個可選，找工具和評估就花了不少時間。

OPC儲存格式

OPC儲存和傳統的關係型資料庫儲存格式有很大的不同，不同於關係型資料庫的表儲存，OPC儲存格式是樹形結構，Server端的儲存格式如下:

host
`-- OPC Server Name
    `-- tag1: value, type, timestamp, ...,
    `-- tag2: value, type, timestamp, ...,
    `-- tag3: ...
    ...
 

每個主機上可能存在多個OPC Server，每個Server下面有若干個tag，就是各個資料收集點當前的值，會定期更新。每個tag包含的內容大致有當前值，值型別，時間戳等等資料。是一種樹形結構。所以客戶端連線的時候需要指明伺服器的ip或主機名，需要連線的OPC服務名，以及監聽哪些tag的資料。

Client端儲存的格式如下:

Group1
`-- tag1
`-- tag2
`-- tag3
Group2
`-- tag4
`-- tag5
...

這個就比較有意思了，Client是可以自己維護一個儲存層級Group。也就是服務端儲存的都是一個個tag，客戶端可以自己維護一個個Group，分類存放這些tag。所以OPC的Client就和傳統的關係型資料庫有很大的不同。客戶端除了指明上述Server端的資訊之外，還需要建立一個個Group，將Server端的tag一個個放到這些Group中，然後對應的tag才能持續的獲得資料。

第二坑: 這種儲存格式在其他資料庫十分罕見，當時這裡就迷茫了好一陣子，通過了解協議的人講解，才明白原來客戶端還可以維護一套儲存結構。當時沒理清楚Group和tag的關係，從服務端看不到Group，客戶端卻要填一個Group，不知道這個Group從哪來。後來才搞清楚。

COM

Component Object Model物件元件模型，是微軟定義的一套軟體的二進位制介面，可以實現跨程式語言的程序間通訊，進而實現複用。

DCOM

Microsoft Distributed Component Object Model，坑最多的一個玩意。字面意思看起來是分散式的COM，簡單理解就是可以利用網路傳輸資料的COM協議，客戶端也可以通過網際網路分佈在各個角落，不再限制在同一臺主機上了。

上面描述來看這玩意好像挺美好是吧？實際操作開發中才發現，這玩意簡直是坑王之王，對於不熟悉的人來說充滿了坑，十分折騰。配置過程可以參考一些文章

• DCOM是windows上的服務，使用前需要啟用
• DCOM是遠端連線的協議，需要配置相關的許可權，以及防火牆規則放行
• 特別注意這一點，前兩項配置在網上都能找到，這一條是我在經歷無數次痛之後才意識到的。DCOM遠端連線和http不同，是通過本地使用者認證的，需要以本地使用者身份登入伺服器，拿到相應的許可權，才能使用DCOM。有點繞是吧？你可以類比Windows的遠端桌面登入，需要拿到伺服器的使用者名稱密碼才能登入並作業系統，許可權受到登入使用者的許可權所限制。而DCOM就是用的這種方式。關於各種錯誤網上能找出一大堆解決方案，可能還沒一個能解決你的問題的。甚至可能progID無論無何也通不了，始終報錯，不得不改用CLSID這種方法，十分坑。

神坑: DCOM。從配置開始就充滿了陷阱和坑。不但配置繁瑣複雜，還會受到各種許可權以及防火牆規則的影響。最噁心的是這玩意隨時可能報各種奇葩的錯誤，由於缺乏足夠的錯誤資訊，很難解決，基本憑藉經驗解決DCOM的故障。

開發過程

收集到足夠的準備知識後，就可以開工了。OPC Server是DA 2.0的，因此找到了以下兩個開源類庫。
JEasyOPC Client

• 底層依賴JNI，只能跑在windows環境，不能跨平臺
• 整個類庫比較古老，使用的dll是32位的，整個專案只能使用32位的JRE執行
• 同時支援DA 2.0與3.0協議，算是亮點

Utgard

• OpenSCADA專案底下的子專案
• 純Java編寫，具有跨平臺特性
• 全部基於DCOM實現(劃重點)
• 目前只支援DA 2.0協議，3.0協議的支援還在開發中

這兩個類庫都試過，JEasyOPC底層用了JNI，呼叫程式碼量倒不是很大，使用也足夠簡單，坑也遇到了點，就是64位的JRE執行會報錯，說dll是ia32架構的，不能運行於AMD64平臺下，換了32位版本的JRE之後執行起來了，但是一直報錯Unknown Error，從JNI報出來的，不明所以，實在無力解決，只能放棄。

只剩下Utgard一種選擇了，也慶幸目標Server是DA 2.0的，用這個類庫完全夠用。這個類庫全部使用DCOM協議連線OPC Server，所以對於本地連線OPC Server，理論上不需要COM口，但是這個類庫全部使用DCOM協議連線，所以依舊需要配置主機名，以及登入的使用者名稱密碼。使用之前必須先配置DCOM，其中痛苦不足為外人道也，在上面準備知識部分已經寫道了。

經過一番折騰，總算將專案跑起來了，最終參考的工程程式碼如下(專案實用Gradle構建，程式碼使用Utgard官方的tutorial範例):
build.gradle:

apply plugin: 'java'
apply plugin: 'application'

repositories {
    maven { url 'http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/' }
    jcenter()
    maven { url 'http://neutronium.openscada.org/maven/' }
}

dependencies {
    compile 'org.openscada.utgard:org.openscada.opc.lib:1.3.0-SNAPSHOT'
    compile 'org.openscada.utgard:org.openscada.opc.dcom:1.2.0-SNAPSHOT'
    compile 'org.jinterop:j-interop:2.0.4'
    compile 'ch.qos.logback:logback-core:1.2.3'
    compile 'org.slf4j:slf4j-api:1.7.25'
}

mainClassName = 'UtgardTutorial1'

src/main/java/UtgardTutorial1.java:

import org.jinterop.dcom.common.JIException;
import org.openscada.opc.lib.common.ConnectionInformation;
import org.openscada.opc.lib.da.AccessBase;
import org.openscada.opc.lib.da.Server;
import org.openscada.opc.lib.da.SyncAccess;

import java.util.concurrent.Executors;

public class UtgardTutorial1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // create connection information
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation();
        ci.setHost("localhost");
        ci.setUser("Administrator");
        ci.setPassword("mypassword");
        ci.setProgId("TLSvrRDK.OPCTOOLKIT.DEMO");
//        ci.setClsid("08a3cc25-5953-47c1-9f81-efe3046f2d8c"); // if ProgId is not working, try it using the Clsid instead
        final String itemId = "tag1";
        // create a new server
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());

        try {
            // connect to server
            server.connect();
            // add sync access, poll every 500 ms
            final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
            access.addItem(itemId, (item, state) ->
                    System.out.println("Resut: " + state.toString()));
            // start reading
            access.bind();
            // wait a little bit
            Thread.sleep(10 * 1000);
            // stop reading
            access.unbind();
        } catch (final JIException e) {
            System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最終專案執行輸出如下:

 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[]]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:29 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:27 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
資訊:
 Sending REQUEST
七月 05, 2017 12:32:27 上午 rpc.DefaultConnection processIncoming
資訊:
 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[]]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:29 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
資訊:
 Sending REQUEST
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processIncoming
資訊:
 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[U]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:30 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
資訊:
 Sending REQUEST
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processIncoming
資訊:
 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[U]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:30 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:29 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
資訊:

總算跑起來了。