Java實現OPC通訊

時間 2019-11-08

標籤 java 實現 opc 通訊欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

1.PLC和OPC

使用的PLC：西門子的S7 300，具體型號以下圖html

使用的OPC server軟件：java

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

2.鏈接測試

什麼是OPC

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

OPC標準採用C/S模式，OPC服務器負責向OPC客戶端不斷的提供數據。github

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

來源：OPC-(二)-什麼是OPCsegmentfault

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）之間的通訊數組

中間藉助OPCServer，Server上設定好地址變量，不一樣的Client讀寫這些變量值實現通訊。服務器

示意圖以下異步

配置Server和Client

OPC和DCOM配置：通訊不成功都是配置的問題。。。maven

配置OPCserver
通常一個電腦（win10）同時安裝Server（好比KEPServer）和Client(Java編寫的)，就配置這個電腦就行
若是是在兩個電腦上，那就都須要配置。

3.通訊實現

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

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，瞭解OPCserver是怎麼用的

OPC測試經常使用的OPCClient和OPCServer軟件推薦

個人目的就是寫一個相似的Java版的Client來鏈接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

個人s7-300是無法用的，因此就不須要蒐集OPC UA的資料了

4.關於用Java實現

C#和C++都不用配置DCOM，直接調用函數

既然是非要用Java，那就別想太方便，須要配置DCOM。

5.關於Utgard

utgard是一個開源的項目，基於j-interop作的，用於和OPC SERVER通信。

j-interop是純java封裝的用於COM/DCOM通信的開源項目，這樣就沒必要使用JNI

6.關於JeasyOPC

JeasyOPC源碼下載

藉助一個dll庫來實現的和OPCServer的通訊，可是JCustomOpc.dll，，太老了，並且支持只32位系統

7.最終實現

固然選Utgard

過程就是把須要的jar包找到，

而後複製編程指導裏的讀寫代碼，讀就是啓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裏的例子

關於配置文件的代碼直接複製用了

例子實際也用不到，試了試，，由於實際只須要對地址變量讀寫數值就能夠了

9.問題：

在虛擬機裏用localhost一直報錯，要寫固定IP才行

配置裏的IP是安裝OPCServer軟件的電腦的IP，若是使用無線鏈接，請查看無線的IP地址

能不能循環對一個組(group)監控？好像不能夠，官方Demo裏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

若是Java寫的client和安裝OPCServer軟件是兩臺電腦：那兩個電腦都要配置相同DCOM，包括帳號密碼都要同樣

win10家庭版是否能夠？能夠，有些麻煩，主要是用戶管理部分配置，已經驗證過能夠，後續補充說明。

關於組態王，做爲OPCSerever，怎麼嘗試都沒鏈接上。

10.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

能夠參考的代碼：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做，通常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：啓動一個線程來循環寫入數值

批量讀取：經過組(Group)，增長項(Item)到組，而後對Item使用read()

批量寫入：經過組(Group)，增長項(Item)到組，而後對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 {
        // 鏈接信息
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation(); 
        ci.setHost("192.168.0.1");         // 電腦IP
        ci.setDomain("");                  // 域，爲空就行
        ci.setUser("OPCUser");             // 電腦上本身建好的用戶名
        ci.setPassword("123456");          // 密碼
 
        // 使用MatrikonOPC Server的配置
        // ci.setClsid("F8582CF2-88FB-11D0-B850-00C0F0104305"); // MatrikonOPC的註冊表ID，能夠在「組件服務」裏看到
        // 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的註冊表ID，能夠在「組件服務」裏看到
        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";
 
        // 啓動服務
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
 
        try {
            // 鏈接到服務
            server.connect();
            // add sync access, poll every 500 ms，啓動一個同步的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，就是讀到值後執行這個打印，是用匿名類寫的，固然也能夠寫到外面去
            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);
 
                    // 若是讀到是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); 
                    }
 
                    // 若是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(); // 獲得字符串
                        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，中止讀取
            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 {
 
        // 鏈接信息 
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation();
        
        ci.setHost("192.168.0.1");          // 電腦IP
        ci.setDomain("");                   // 域，爲空就行
        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的註冊表ID，能夠在「組件服務」裏看到
        // 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的註冊表ID，能夠在「組件服務」裏看到
        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，啓動服務
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
        try {
            // connect to server，鏈接到服務
            server.connect();
 
            // add sync access, poll every 500 ms，啓動一個同步的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，就是讀到值後執行再執行下面的代碼，是用匿名類寫的，固然也能夠寫到外面去
            access.addItem(itemId, new DataCallback() {
                @Override
                public void changed(Item item, ItemState state) {
                    // also dump value
                    try {
                        if (state.getValue().getType() == JIVariant.VT_UI4) { // 若是讀到的值類型時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，給組起名字是由於，server能夠addGroup也能夠removeGroup，讀一次值，就先添加組，而後移除組，再讀一次就再添加而後刪除
            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上面建的項的名字好比：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); // 啓動後5秒第一次執行代碼，之後每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，中止循環讀取數值
            access.unbind();
        } catch (final JIException e) {
            System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
        }
    }
}

數組類型

若是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()獲得的
    JIArray jarr = state.getValue().getObjectAsArray(); // 按數組讀取
    Float[] arr = (Float[]) jarr.getArrayInstance();  // 獲得數組
    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，去掉最後逗號
}

// 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);

讀取和寫入數值須要按數據類型來操做

這是經常使用的數據類型