Java實現OPC通信

本文轉載自查看原文 2018-07-26 11:03 27227 OPC

有問題，請私信

錄屏簡單說了一下文章內容，視頻地址：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軟件：

項目使用KEPServer V6（450M，中文）：百度網盤，密碼: ykj2
模擬仿真用的 MatrikonOPCSimulation（50M），百度網盤，密碼: mcur

2.連接測試

什么是OPC

OPC是工業控制和生產自動化領域中使用的硬件和軟件的接口標准，以便有效地在應用和過程控制設備之間讀寫數據。O代表OLE(對象鏈接和嵌入)，P (process過程)，C (control控制)。

OPC服務器包括3類對象(Object)：服務器對象(Server)、項對象(Item)和組對象(Group)。

OPC標准采用C/S模式，OPC服務器負責向OPC客戶端不斷的提供數據。

來源：OPC-(二)-什么是OPC

OPC server軟件使用

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）之間的通信

中間借助OPCServer，Server上設定好地址變量，不同的Client讀寫這些變量值實現通信。

示意圖如下

配置Server和Client

OPC和DCOM配置：通信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.通信實現

圖片來源

Utgard

官網：http://openscada.org/projects/utgard/

編程指導

源碼：https://github.com/ctron/org.openscada.utgard

Github上的

最全面的測試（Utgard和JeasyOPC測試）：OPC_Client

Utgard測試

博客參考

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的數據訪問方式

Utgard訪問OPC server

4.實現過程

1.補充學習了一下OPC的概念：

OPC 協議認識

OPC技術學習總結

2.使用MatrikonOPC，了解OPCserver是怎么用的

OPC測試常用的OPCClient和OPCServer軟件推薦

我的目的就是寫一個類似的Java版的Client來連接OPC Server：使用Matrikon OPC Server Simulation

3.關於OPC UA

支持的OPC UA的西門子PLC至少是s7-1500

我的s7-300是沒法用的，所以就不需要搜集OPC UA的資料了

4.關於用Java實現

C#和C++都不用配置DCOM，直接調用函數

既然是非要用Java，那就別想太方便，需要配置DCOM。

5.關於Utgard

utgard是一個開源的項目，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通訊的開源項目，這樣就不必使用JNI

6.關於JeasyOPC

JeasyOPC源碼下載

借助一個dll庫來實現的和OPCServer的通信，但是JCustomOpc.dll，，太老了，而且支持只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，

然后復制編程指導里的讀寫代碼，讀就是啟動線程一直對相應地址變量讀取數值，寫就是對相應地址變量寫入數值

8.測試

參考OPC_Client里的例子

關於配置文件的代碼直接復制用了

例子實際也用不到，試了試，，因為實際只需要對地址變量讀寫數值就可以了

9.關於訂閱方式數據采集

參考：https://www.hifreud.com/2014/12/27/opc-3-main-feature-in-opc/#訂閱方式數據采集
並不需要OPC應用程序向OPC服務器要求，就可以自動接到從OPC服務器送來的變化通知的訂閱方式數據采集（Subscription）。服務器按一定的更新周期（UpdateRate）更新OPC服務器的數據緩沖器的數值時，如果發現數值有變化時，就會以數據變化事件（DataChange）通知OPC應用程序。

因為沒有使用這種訂閱方式，所以當時沒試過，后來嘗試使用Async20Access，會報錯。參考上面文章，說是：還必須設置身份標識，，我沒試成功。

10.問題：

在虛擬機里用localhost一直報錯，要寫固定IP才行

配置里的IP是安裝OPCServer軟件的電腦的IP，如果使用無線連接，請查看無線的IP地址

能不能循環對一個組(group)監控？好像不可以，官方Demo里有兩種數據讀取方式：1.循環監控item；2.item添加到group,只讀取一次

如果Java寫的client和安裝OPCServer軟件是兩台電腦：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，主要是用戶管理部分配置，有人已經驗證過可以，我就不試了。

關於組態王，作為OPCSerever，我怎么嘗試都沒連接上，，有人能連上，我就不試了。

關於異步：我使用的同步讀取數據，，異步讀取沒試過，別問我異步的問題。

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.代碼

下載代碼：

百度網盤，密碼: ermn

藍奏雲

可以參考的代碼：OPC-(四)-OPC Client Java調用之Utgard

截圖：

說明

對地址變量進行讀取數值和寫入數值操作，一般分循環和批量兩種方式，(同步和異步就不討論了)：

循環讀取：Utgard提供了一個AccessBase類來循環讀取數值

循環寫入：啟動一個線程來循環寫入數值

批量讀取：通過組(Group)，增加項(Item)到組，然后對Item使用read()

批量寫入：通過組(Group)，增加項(Item)到組，然后對Item使用write()

根據實際使用，對例子加了注釋，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 {
        // 連接信息
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation(); 
        ci.setHost("192.168.0.1");         // 電腦IP
        ci.setDomain("");                  // 域，為空就行
        ci.setUser("OPCUser");             // 電腦上自己建好的用戶名
        ci.setPassword("123456");          // 密碼
 
        // 使用MatrikonOPC Server的配置
        // ci.setClsid("F8582CF2-88FB-11D0-B850-00C0F0104305"); // MatrikonOPC的注冊表ID，可以在“組件服務”里看到
        // 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的注冊表ID，可以在“組件服務”里看到
        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.設備 1.標記 1";
 
        // 啟動服務
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
 
        try {
            // 連接到服務
            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，線程池每500ms讀值一次
            // 這個是用來循環讀值的，只讀一次值不用這樣
            final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
            // 這是個回調函數，就是讀到值后執行這個打印，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(); // 類型實際是數字，用常量定義的
                    } catch (JIException e) {
	                	e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("監控項的數據類型是：-----" + type);
                    System.out.println("監控項的時間戳是：-----" + itemState.getTimestamp().getTime());
                    System.out.println("監控項的詳細信息是：-----" + itemState);
 
                    // 如果讀到是short類型的值
                    if (type == JIVariant.VT_I2) {
                        short n = 0;
						try {
							n = itemState.getValue().getObjectAsShort();
						} catch (JIException e) {
							e.printStackTrace();
						}
                        System.out.println("-----short類型值： " + n); 
                    }
 
                    // 如果讀到是字符串類型的值
                    if(type == JIVariant.VT_BSTR) {  // 字符串的類型是8
                        JIString value = null;
						try {
							value = itemState.getValue().getObjectAsString();
						} catch (JIException e) {
							e.printStackTrace();
						} // 按字符串讀取
                        String str = value.getString(); // 得到字符串
                        System.out.println("-----String類型值： " + 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 {
 
        // 連接信息 
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation();
        
        ci.setHost("192.168.0.1");          // 電腦IP
        ci.setDomain("");                   // 域，為空就行
        ci.setUser("OPCUser");              // 用戶名，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的注冊表ID，可以在“組件服務”里看到
        // 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的注冊表ID，可以在“組件服務”里看到
        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.設備 1.標記 1";
        
        // create a new server，啟動服務
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
        try {
            // connect to server，連接到服務
            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，線程池每500ms讀值一次
            // 這個是用來循環讀值的，只讀一次值不用這樣
            final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
            // 這是個回調函數，就是讀到值后執行再執行下面的代碼，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) { // 如果讀到的值類型時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，添加一個組，這個用來就讀值或者寫值一次，而不是循環讀取或者寫入
            // 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，就先添加組，然后移除組，再讀一次就再添加然后刪除
            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，開始循環讀值
            access.bind();
 
            // add a thread for writing a value every 3 seconds
            // 寫入一次就是item.write(value)，循環寫入就起個線程一直執行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); // 啟動后5秒第一次執行代碼，以后每3秒執行一次代碼
 
            // wait a little bit ，延時20秒
            Thread.sleep(20 * 1000);
            writeThread.shutdownNow();  // 關掉一直寫入的線程
            // stop reading，停止循環讀取數值
            access.unbind();
        } catch (final JIException e) {
            System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
        }
    }
}

數組類型

如果地址變量的數據類型是數組類型呢？

// 讀取Float類型的數組
if (type == 8196) { // 8196是打印state.getValue().getType()得到的
    JIArray jarr = state.getValue().getObjectAsArray(); // 按數組讀取
    Float[] arr = (Float[]) jarr.getArrayInstance();  // 得到數組
    String value = "";
    for (Float f : arr) {
        value = value + f + ",";
    }
    System.out.println(value.substring(0, value.length() - 1); // 遍歷打印數組的值，中間用逗號分隔，去掉最后逗號
}

// 寫入3位Long類型的數組
Long[] array = {(long) 1,(long) 2,(long) 3}; 
final JIVariant value = new JIVariant(new JIArray(array));
item.write(value);

數據類型

讀取和寫入數值需要按數據類型來操作

這是常用的數據類型

值（十進制）	數據類型	描述
0	VT_EMPTY	默認/空（無）
2	VT_I2	2字節有符號整數
3	VT_I4	4字節有符號整數
4	VT_R4	4字節實數
5	VT_R8	8字節實數
6	VT_C	currency
7	VT_DATE	日期
8	VT_BSTR	文本
10	VT_ERROR	錯誤代碼
11	VT_BOOL	布爾值（TRUE = -1，FALSE = 0）
17	VT_I1	1個字節有符號字符
18	VT_UI1	1個字節無符號字符
19	VT_UI2	2字節無符號整數
20	VT_UI4	4字節無符號整數
+8192	VT_ARRAY	值數組（即8200 =文本值數組）

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