Java實現OPC通訊
阿新 • • 發佈：2020-08-07
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如有侵權，請私信我！
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錄屏簡單說了一下文章內容，視訊地址：https://www.bilibili.com/video/BV13V411f7Ch/
1.PLC和OPC
使用的PLC：西門子的S7-300，具體型號如下圖
使用的OPC server軟體：
2.連線測試
什麼是OPC
OPC是工業控制和生產自動化領域中使用的硬體和軟體的介面標準，以便有效地在應用和過程控制裝置之間讀寫資料。O代表OLE(物件連結和嵌入)，P (process過程)，C (control控制)。
OPC伺服器包括3類物件(Object)：伺服器物件(Server)、項物件(Item)和組物件(Group)。
OPC標準採用C/S模式，OPC伺服器負責向OPC客戶端不斷的提供資料。
OPC server軟體使用
- MatrikonOPC：使用Matrikon OPC Server Simulation
- KEPServer V6：使用KEPServerEX 6
Server和Client
要實現的是Client（Java）和Client（PLC）之間的通訊
中間藉助OPCServer，Server上設定好地址變數，不同的Client讀寫這些變數值實現通訊。
示意圖如下
配置Server和Client
OPC和DCOM配置：通訊不成功都是配置的問題。。。
配置OPCserver
一般一個電腦（win10）同時安裝Server（比如KEPServer）和Client(Java編寫的)，就配置這個電腦就行如果是在兩個電腦上，那就都需要配置。
3.通訊實現
Utgard
Github上的
- 最全面的測試（Utgard和JeasyOPC測試）：OPC_Client
- Utgard測試
部落格參考
- 最重要參考：Java OPC client開發踩坑記
- Github上的：資料下載
- Java語言開發OPC之Utgard的資料訪問方式
- Utgard訪問OPC server
4.實現過程
1.補充學習了一下OPC的概念：
2.使用MatrikonOPC，瞭解OPCserver是怎麼用的
- OPC測試常用的OPCClient和OPCServer軟體推薦
- 我的目的就是寫一個類似的Java版的Client來連線OPC Server：使用Matrikon OPC Server Simulation
3.關於OPC UA
- 支援的OPC UA的西門子PLC至少是s7-1500
- 我的s7-300是沒法用的，所以就不需要蒐集OPC UA的資料了
4.關於用Java實現
- C#和C++都不用配置DCOM，直接呼叫函式
- 既然是非要用Java，那就別想太方便，需要配置DCOM。
5.關於Utgard
- utgard是一個開源的專案，基於j-interop做的，用於和OPC SERVER通訊。
- j-interop是純java封裝的用於COM/DCOM通訊的開源專案，這樣就不必使用JNI
6.關於JeasyOPC
- JeasyOPC原始碼下載
- 藉助一個dll庫來實現的和OPCServer的通訊，但是JCustomOpc.dll，，太老了，而且支援只32位系統
7.最終實現
- 當然選Utgard
- 過程就是把需要的jar包找到，
- 然後複製程式設計指導裡的讀寫程式碼，讀就是啟動執行緒一直對相應地址變數讀取數值，寫就是對相應地址變數寫入數值
8.測試
- 參考OPC_Client裡的例子
- 關於配置檔案的程式碼直接複製用了
- 例子實際也用不到，試了試，，因為實際只需要對地址變數讀寫數值就可以了
9.關於訂閱方式資料採集
參考：https://www.hifreud.com/2014/12/27/opc-3-main-feature-in-opc/#訂閱方式資料採集
並不需要OPC應用程式向OPC伺服器要求，就可以自動接到從OPC伺服器送來的變化通知的訂閱方式資料採集（Subscription）。伺服器按一定的更新週期（UpdateRate）更新OPC伺服器的資料緩衝器的數值時，如果發現數值有變化時，就會以資料變化事件（DataChange）通知OPC應用程式。
因為沒有使用這種訂閱方式，所以當時沒試過，後來嘗試使用Async20Access，會報錯。參考上面文章，說是：還必須設定身份標識，，我沒試成功。
10.問題：
- 在虛擬機器裡用localhost一直報錯，要寫固定IP才行
- 配置裡的IP是安裝OPCServer軟體的電腦的IP，如果使用無線連線，請檢視無線的IP地址
- 能不能迴圈對一個組(group)監控？好像不可以，官方Demo裡有兩種資料讀取方式：1.迴圈監控item；2.item新增到group,只讀取一次
- 如果Java寫的client和安裝OPCServer軟體是兩臺電腦：那兩個電腦都要配置相同DCOM，包括賬號密碼都要一樣
- win10家庭版是否可以？可以，有些麻煩，主要是使用者管理部分配置，有人已經驗證過可以，我就不試了。
- 關於組態王，作為OPCSerever，我怎麼嘗試都沒連線上，，有人能連上，我就不試了。
- 關於非同步：我使用的同步讀取資料，，非同步讀取沒試過，別問我非同步的問題。
- group是客戶端維護還是服務端維護：服務端可以建自己的分組，但是客戶端看到的還是一個個單獨的item，group是客戶端自己的分組。我是這樣理解的。
- 客戶端能不能讀到服務端的所有item列表：當然，請參考
11.maven依賴
<!--utgard -->
<dependency>
<groupId>org.openscada.external</groupId>
<artifactId>org.openscada.external.jcifs</artifactId>
<version>1.2.25</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.openscada.jinterop</groupId>
<artifactId>org.openscada.jinterop.core</artifactId>
<version>2.1.8</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.openscada.jinterop</groupId>
<artifactId>org.openscada.jinterop.deps</artifactId>
<version>1.5.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.openscada.utgard</groupId>
<artifactId>org.openscada.opc.dcom</artifactId>
<version>1.5.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.openscada.utgard</groupId>
<artifactId>org.openscada.opc.lib</artifactId>
<version>1.5.0</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>org.bouncycastle</groupId>
<artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
<version>1.61</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>ch.qos.logback</groupId>
<artifactId>logback-core</artifactId>
<version>1.3.0-alpha4</version>
</dependency>
<dependency>
<groupId>ch.qos.logback</groupId>
<artifactId>logback-classic</artifactId>
<version>1.3.0-alpha4</version>
<scope>test</scope>
</dependency>
5.程式碼
下載程式碼：
- 百度網盤，密碼: ermn
- 藍奏雲
- 可以參考的程式碼：OPC-(四)-OPC Client Java呼叫之Utgard
截圖：
說明
對地址變數進行讀取數值和寫入數值操作，一般分迴圈和批量兩種方式，(同步和非同步就不討論了)：
- 迴圈讀取：Utgard提供了一個AccessBase類來迴圈讀取數值
- 迴圈寫入：啟動一個執行緒來迴圈寫入數值
- 批量讀取：通過組(Group)，增加項(Item)到組，然後對Item使用read()
- 批量寫入：通過組(Group)，增加項(Item)到組，然後對Item使用write()
根據實際使用，對例子加了註釋，方便理解
讀取數值
import java.util.concurrent.Executors;
import org.jinterop.dcom.common.JIException;
import org.jinterop.dcom.core.JIString;
import org.jinterop.dcom.core.JIVariant;
import org.openscada.opc.lib.common.ConnectionInformation;
import org.openscada.opc.lib.da.AccessBase;
import org.openscada.opc.lib.da.DataCallback;
import org.openscada.opc.lib.da.Item;
import org.openscada.opc.lib.da.ItemState;
import org.openscada.opc.lib.da.Server;
import org.openscada.opc.lib.da.SyncAccess;
public class UtgardTutorial1 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 連線資訊
final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation();
ci.setHost("192.168.0.1"); // 電腦IP
ci.setDomain(""); // 域，為空就行
ci.setUser("OPCUser"); // 電腦上自己建好的使用者名稱
ci.setPassword("123456"); // 密碼
// 使用MatrikonOPC Server的配置
// ci.setClsid("F8582CF2-88FB-11D0-B850-00C0F0104305"); // MatrikonOPC的登錄檔ID，可以在“元件服務”裡看到
// final String itemId = "u.u"; // MatrikonOPC Server上配置的項的名字按實際
// 使用KEPServer的配置
ci.setClsid("7BC0CC8E-482C-47CA-ABDC-0FE7F9C6E729"); // KEPServer的登錄檔ID，可以在“元件服務”裡看到
final String itemId = "u.u.u"; // KEPServer上配置的項的名字，沒有實際PLC，用的模擬器：simulator
// final String itemId = "通道 1.裝置 1.標記 1";
// 啟動服務
final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
try {
// 連線到服務
server.connect();
// add sync access, poll every 500 ms，啟動一個同步的access用來讀取地址上的值，執行緒池每500ms讀值一次
// 這個是用來迴圈讀值的，只讀一次值不用這樣
final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
// 這是個回撥函式，就是讀到值後執行這個列印，是用匿名類寫的，當然也可以寫到外面去
access.addItem(itemId, new DataCallback() {
@Override
public void changed(Item item, ItemState itemState) {
int type = 0;
try {
type = itemState.getValue().getType(); // 型別實際是數字，用常量定義的
} catch (JIException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("監控項的資料型別是：-----" + type);
System.out.println("監控項的時間戳是：-----" + itemState.getTimestamp().getTime());
System.out.println("監控項的詳細資訊是：-----" + itemState);
// 如果讀到是short型別的值
if (type == JIVariant.VT_I2) {
short n = 0;
try {
n = itemState.getValue().getObjectAsShort();
} catch (JIException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("-----short型別值： " + n);
}
// 如果讀到是字串型別的值
if(type == JIVariant.VT_BSTR) { // 字串的型別是8
JIString value = null;
try {
value = itemState.getValue().getObjectAsString();
} catch (JIException e) {
e.printStackTrace();
} // 按字串讀取
String str = value.getString(); // 得到字串
System.out.println("-----String型別值： " + str);
}
}
});
// start reading，開始讀值
access.bind();
// wait a little bit，有個10秒延時
Thread.sleep(10 * 1000);
// stop reading，停止讀取
access.unbind();
} catch (final JIException e) {
System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
}
}
}
讀取數值與寫入數值
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ScheduledExecutorService;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import org.jinterop.dcom.common.JIException;
import org.jinterop.dcom.core.JIVariant;
import org.openscada.opc.lib.common.ConnectionInformation;
import org.openscada.opc.lib.da.AccessBase;
import org.openscada.opc.lib.da.DataCallback;
import org.openscada.opc.lib.da.Group;
import org.openscada.opc.lib.da.Item;
import org.openscada.opc.lib.da.ItemState;
import org.openscada.opc.lib.da.Server;
import org.openscada.opc.lib.da.SyncAccess;
public class UtgardTutorial2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// 連線資訊
final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation();
ci.setHost("192.168.0.1"); // 電腦IP
ci.setDomain(""); // 域，為空就行
ci.setUser("OPCUser"); // 使用者名稱，配置DCOM時配置的
ci.setPassword("123456"); // 密碼
// 使用MatrikonOPC Server的配置
// ci.setClsid("F8582CF2-88FB-11D0-B850-00C0F0104305"); // MatrikonOPC的登錄檔ID，可以在“元件服務”裡看到
// final String itemId = "u.u"; // 項的名字按實際
// 使用KEPServer的配置
ci.setClsid("7BC0CC8E-482C-47CA-ABDC-0FE7F9C6E729"); // KEPServer的登錄檔ID，可以在“元件服務”裡看到
final String itemId = "u.u.u"; // 項的名字按實際，沒有實際PLC，用的模擬器：simulator
// final String itemId = "通道 1.裝置 1.標記 1";
// create a new server，啟動服務
final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
try {
// connect to server，連線到服務
server.connect();
// add sync access, poll every 500 ms，啟動一個同步的access用來讀取地址上的值，執行緒池每500ms讀值一次
// 這個是用來迴圈讀值的，只讀一次值不用這樣
final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
// 這是個回撥函式，就是讀到值後執行再執行下面的程式碼，是用匿名類寫的，當然也可以寫到外面去
access.addItem(itemId, new DataCallback() {
@Override
public void changed(Item item, ItemState state) {
// also dump value
try {
if (state.getValue().getType() == JIVariant.VT_UI4) { // 如果讀到的值型別時UnsignedInteger，即無符號整形數值
System.out.println("<<< " + state + " / value = " + state.getValue().getObjectAsUnsigned().getValue());
} else {
System.out.println("<<< " + state + " / value = " + state.getValue().getObject());
}
} catch (JIException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
// Add a new group，新增一個組，這個用來就讀值或者寫值一次，而不是迴圈讀取或者寫入
// 組的名字隨意，給組起名字是因為，server可以addGroup也可以removeGroup，讀一次值，就先新增組，然後移除組，再讀一次就再新增然後刪除
final Group group = server.addGroup("test");
// Add a new item to the group，
// 將一個item加入到組，item名字就是MatrikonOPC Server或者KEPServer上面建的項的名字比如：u.u.TAG1，PLC.S7-300.TAG1
final Item item = group.addItem(itemId);
// start reading，開始迴圈讀值
access.bind();
// add a thread for writing a value every 3 seconds
// 寫入一次就是item.write(value)，迴圈寫入就起個執行緒一直執行item.write(value)
ScheduledExecutorService writeThread = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
writeThread.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
@Override
public void run() {
final JIVariant value = new JIVariant("24"); // 寫入24
try {
System.out.println(">>> " + "寫入值： " + "24");
item.write(value);
} catch (JIException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}, 5, 3, TimeUnit.SECONDS); // 啟動後5秒第一次執行程式碼，以後每3秒執行一次程式碼
// wait a little bit ，延時20秒
Thread.sleep(20 * 1000);
writeThread.shutdownNow(); // 關掉一直寫入的執行緒
// stop reading，停止迴圈讀取數值
access.unbind();
} catch (final JIException e) {
System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
}
}
}
陣列型別
如果地址變數的資料型別是陣列型別呢？
// 讀取Float型別的陣列
if (type == 8196) { // 8196是列印state.getValue().getType()得到的
JIArray jarr = state.getValue().getObjectAsArray(); // 按陣列讀取
Float[] arr = (Float[]) jarr.getArrayInstance(); // 得到陣列
String value = "";
for (Float f : arr) {
value = value + f + ",";
}
System.out.println(value.substring(0, value.length() - 1); // 遍歷列印陣列的值，中間用逗號分隔，去掉最後逗號
}
// 寫入3位Long型別的陣列
Long[] array = {(long) 1,(long) 2,(long) 3};
final JIVariant value = new JIVariant(new JIArray(array));
item.write(value);
資料型別
讀取和寫入數值需要按資料型別來操作
這是常用的資料型別
| 值（十進位制） | 資料型別 | 描述 |
|---|---|---|
| 0 | VT_EMPTY | 預設/空（無） |
| 2 | VT_I2 | 2位元組有符號整數 |
| 3 | VT_I4 | 4位元組有符號整數 |
| 4 | VT_R4 | 4位元組實數 |
| 5 | VT_R8 | 8位元組實數 |
| 6 | VT_C | currency |
| 7 | VT_DATE | 日期 |
| 8 | VT_BSTR | 文字 |
| 10 | VT_ERROR | 錯誤程式碼 |
| 11 | VT_BOOL | 布林值（TRUE = -1，FALSE = 0） |
| 17 | VT_I1 | 1個位元組有符號字元 |
| 18 | VT_UI1 | 1個位元組無符號字元 |
| 19 | VT_UI2 | 2位元組無符號整數 |
| 20 | VT_UI4 | 4位元組無符號整數 |
| +8192 | VT_ARRAY | 值陣列（即8200 =文字值陣列） |