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墨滴

Tony1029

2021/12/17  阅读:63  主题:极客黑

Java实现OPC通信

Java实现OPC通信

1.PLC和OPC

使用的PLC:西门子的S7-300,具体型号如下图

使用的OPC server软件:

项目使用KEPServer V6(450M,中文):百度网盘 ,密码: ykj2 模拟仿真用的 MatrikonOPCSimulation(50M),百度网盘,密码: mcur

2.连接测试

什么是OPC

OPC是工业控制和生产自动化领域中使用的硬件和软件的接口标准,以便有效地在应用和过程控制设备之间读写数据。O代表OLE(对象链接和嵌入),P (process过程),C (control控制)。

OPC服务器包括3类对象(Object):服务器对象(Server)、项对象(Item)和组对象(Group)。

OPC标准采用C/S模式,OPC服务器负责向OPC客户端不断的提供数据。

来源:OPC-(二)-什么是OPC

OPC server软件使用

MatrikonOPC: 使用Matrikon OPC Server Simulation KEPServer V6: 使用KEPServerEX 6 Server和Client 要实现的是Client(Java)和Client(PLC)之间的通信

中间借助OPCServer,Server上设定好地址变量,不同的Client读写这些变量值实现通信。

示意图如下

配置Server和Client OPC和DCOM配置:通信不成功都是配置的问题。。。

配置OPCserver 一般一个电脑(win10)同时安装Server(比如KEPServer)和Client(Java编写的),就配置这个电脑就行 如果是在两个电脑上,那就都需要配置。

3.通信实现

图片来源 Utgard 官网:http://openscada.org/projects/utgard/ 编程指导 源码:https://github.com/ctron/org.openscada.utgard Github上的

最全面的测试(Utgard和JeasyOPC测试):OPC_Client Utgard测试 博客参考

最重要参考:Java OPC client开发踩坑记 Github上的:资料下载 Java语言开发OPC之Utgard的数据访问方式 Utgard访问OPC server

4.实现过程

1.补充学习了一下OPC的概念:

OPC 协议认识 OPC技术学习总结 2.使用MatrikonOPC,了解OPCserver是怎么用的

OPC测试常用的OPCClient和OPCServer软件推荐 我的目的就是写一个类似的Java版的Client来连接OPC Server: 使用Matrikon OPC Server Simulation 3.关于OPC UA

支持的OPC UA的西门子PLC至少是s7-1500(2021年10月27日 14:58:00 现在不能确定,看到一个回答,s7-300如果有网口就能和OPCUA通信) 我的s7-300是没法用的,所以就不需要搜集OPC UA的资料了 更正(2021年9月16日11:13:32):最近看OPC UA的资料,发现使用UA是可以的。 4.关于用Java实现

C#和C++都不用配置DCOM,直接调用函数 既然是非要用Java,那就别想太方便,需要配置DCOM。

5.关于Utgard

utgard是一个开源的项目,基于j-interop做的,用于和OPC SERVER通讯。 j-interop是纯java封装的用于COM/DCOM通讯的开源项目,这样就不必使用JNI

6.关于JeasyOPC

JeasyOPC源码下载 借助一个dll库来实现的和OPCServer的通信,但是JCustomOpc.dll,,太老了,而且支持只32位系统

7.最终实现

当然选Utgard 过程就是把需要的jar包找到, 然后复制编程指导里的读写代码,读就是启动线程一直对相应地址变量读取数值,写就是对相应地址变量写入数值

8.测试

参考OPC_Client里的例子 关于配置文件的代码直接复制用了 例子实际也用不到,试了试,,因为实际只需要对地址变量读写数值就可以了

9.关于订阅方式数据采集

参考:https://www.hifreud.com/2014/12/27/opc-3-main-feature-in-opc/#订阅方式数据采集 并不需要OPC应用程序向OPC服务器要求,就可以自动接到从OPC服务器送来的变化通知的订阅方式数据采集(Subscription)。服务器按一定的更新周期(UpdateRate)更新OPC服务器的数据缓冲器的数值时,如果发现数值有变化时,就会以数据变化事件(DataChange)通知OPC应用程序。

因为没有使用这种订阅方式,所以当时没试过,后来尝试使用Async20Access,会报错。参考上面文章,说是:还必须设置身份标识,,我没试成功。

10.问题:

在虚拟机里用localhost一直报错,要写固定IP才行 配置里的IP是安装OPCServer软件的电脑的IP,如果使用无线连接,请查看无线的IP地址 能不能循环对一个组(group)监控?好像不可以,官方Demo里有两种数据读取方式:1.循环监控item;2.item添加到group,只读取一次 如果Java写的client和安装OPCServer软件是两台电脑:那两个电脑都要配置相同DCOM,包括账号密码都要一样 win10家庭版是否可以?可以,有些麻烦,主要是用户管理部分配置,有人已经验证过可以,我就不试了。建议虚拟机装win10专业版,参考 关于组态王,作为OPCSerever,我怎么尝试都没连接上,,有人能连上,我就不试了。 关于异步:我使用的同步读取数据,,异步读取没试过,别问我异步的问题。 group是客户端维护还是服务端维护:服务端可以建自己的分组,但是客户端看到的还是一个个单独的item,group是客户端自己的分组。我是这样理解的。 客户端能不能读到服务端的所有item列表:当然可以,请参考 关于KEPServer的注册表ID

注册表ID.PNG

11.maven依赖

 <!--utgard -->
        <dependency>
            <groupId>org.openscada.external</groupId>
            <artifactId>org.openscada.external.jcifs</artifactId>
            <version>1.2.25</version>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
                    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </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>
            <exclusions>
                <exclusion>
                    <groupId>org.bouncycastle</groupId>
                    <artifactId>bcprov-jdk15on</artifactId>
                </exclusion>
            </exclusions>
        </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>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
        </dependency>

5.代码

说明 对地址变量进行读取数值和写入数值操作,一般分循环和批量两种方式,(同步和异步就不讨论了):

循环读取:Utgard提供了一个AccessBase类来循环读取数值 循环写入:启动一个线程来循环写入数值 批量读取:通过组(Group),增加项(Item)到组,然后对Item使用read() 批量写入:通过组(Group),增加项(Item)到组,然后对Item使用write() 根据实际使用,对例子加了注释,方便理解

读取数值

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 {
        // 连接信息
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation(); 
        ci.setHost("192.168.0.6");         // 本机IP
        ci.setDomain("");                  // 域,为空就行
        ci.setUser("OPCUser");             // 本机上自己建好的用户名
        ci.setPassword("123456");          // 密码
 
        // 使用MatrikonOPC Server的配置
        // ci.setClsid("F8582CF2-88FB-11D0-B850-00C0F0104305"); // MatrikonOPC的注册表ID,可以在“组件服务”里看到
        // final String itemId = "u.u";    // MatrikonOPC Server上配置的项的名字按实际
 
        // 使用KEPServer的配置
        ci.setClsid("7BC0CC8E-482C-47CA-ABDC-0FE7F9C6E729"); // KEPServer的注册表ID,可以在“组件服务”里看到,上面有图片说明
        final String itemId = "u.u.u";    // KEPServer上配置的项的名字,没有实际PLC,用的模拟器:simulator
        // final String itemId = "通道 1.设备 1.标记 1";
 
        // 启动服务
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
 
        try {
            // 连接到服务
            server.connect();
            // add sync access, poll every 500 ms,启动一个同步的access用来读取地址上的值,线程池每500ms读值一次
            // 这个是用来循环读值的,只读一次值不用这样
            final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
            // 这是个回调函数,就是读到值后执行这个打印,是用匿名类写的,当然也可以写到外面去
            access.addItem(itemId, new DataCallback() {
                @Override
                public void changed(Item item, ItemState itemState) {
                    int type = 0;
        try {
                  type = itemState.getValue().getType(); // 类型实际是数字,用常量定义的
                    } catch (JIException e) {
                  e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("监控项的数据类型是:-----" + type);
                    System.out.println("监控项的时间戳是:-----" + itemState.getTimestamp().getTime());
                    System.out.println("监控项的详细信息是:-----" + itemState);
 
                    // 如果读到是short类型的值
                    if (type == JIVariant.VT_I2) {
                        short n = 0;
      try {
       n = itemState.getValue().getObjectAsShort();
      } catch (JIException e) {
       e.printStackTrace();
      }
                        System.out.println("-----short类型值: " + n); 
                    }
 
                    // 如果读到是字符串类型的值
                    if(type == JIVariant.VT_BSTR) {  // 字符串的类型是8
                        JIString value = null;
      try {
       value = itemState.getValue().getObjectAsString();
      } catch (JIException e) {
       e.printStackTrace();
      } // 按字符串读取
                        String str = value.getString(); // 得到字符串
                        System.out.println("-----String类型值: " + str); 
                    }
                }
            });
            // start reading,开始读值
            access.bind();
            // wait a little bit,有个10秒延时
            Thread.sleep(10 * 1000);
            // stop reading,停止读取
            access.unbind();
        } catch (final JIException e) {
            System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
        }
    }
}

读取数值与写入数值

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 {
 
        // 连接信息 
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation();
        
        ci.setHost("192.168.0.1");          // 电脑IP
        ci.setDomain("");                   // 域,为空就行
        ci.setUser("OPCUser");              // 用户名,配置DCOM时配置的
        ci.setPassword("123456");           // 密码
        
        // 使用MatrikonOPC Server的配置
        // ci.setClsid("F8582CF2-88FB-11D0-B850-00C0F0104305"); // MatrikonOPC的注册表ID,可以在“组件服务”里看到
        // final String itemId = "u.u";    // 项的名字按实际
 
        // 使用KEPServer的配置
        ci.setClsid("7BC0CC8E-482C-47CA-ABDC-0FE7F9C6E729"); // KEPServer的注册表ID,可以在“组件服务”里看到
        final String itemId = "通道 1.设备 1.标记 1";    // 项的名字按实际,没有实际PLC,用的模拟器:simulator
        // final String itemId = "u.u.u";
        
        // create a new server,启动服务
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());
        try {
            // connect to server,连接到服务
            server.connect();
 
            // add sync access, poll every 500 ms,启动一个同步的access用来读取地址上的值,线程池每500ms读值一次
            // 这个是用来循环读值的,只读一次值不用这样
            final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
            // 这是个回调函数,就是读到值后执行再执行下面的代码,是用匿名类写的,当然也可以写到外面去
            access.addItem(itemId, new DataCallback() {
                @Override
                public void changed(Item item, ItemState state) {
                    // also dump value
                    try {
                        if (state.getValue().getType() == JIVariant.VT_UI4) { // 如果读到的值类型时UnsignedInteger,即无符号整形数值
                            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,添加一个组,这个用来就读值或者写值一次,而不是循环读取或者写入
            // 组的名字随意,给组起名字是因为,server可以addGroup也可以removeGroup,读一次值,就先添加组,然后移除组,再读一次就再添加然后删除
            final Group group = server.addGroup("test"); 
            // Add a new item to the group,
            // 将一个item加入到组,item名字就是MatrikonOPC Server或者KEPServer上面建的项的名字比如:u.u.TAG1,PLC.S7-300.TAG1
            final Item item = group.addItem(itemId);
 
            // start reading,开始循环读值
            access.bind();
 
            // add a thread for writing a value every 3 seconds
            // 写入一次就是item.write(value),循环写入就起个线程一直执行item.write(value)
            ScheduledExecutorService writeThread = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
            writeThread.scheduleWithFixedDelay(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    final JIVariant value = new JIVariant("24");  // 写入24
                    try {
                        System.out.println(">>> " + "写入值:  " + "24");
                        item.write(value);
                    } catch (JIException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }, 5, 3, TimeUnit.SECONDS); // 启动后5秒第一次执行代码,以后每3秒执行一次代码
 
            // wait a little bit ,延时20秒
            Thread.sleep(20 * 1000);
            writeThread.shutdownNow();  // 关掉一直写入的线程
            // stop reading,停止循环读取数值
            access.unbind();
        } catch (final JIException e) {
            System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
        }
    }
}

数组类型 如果地址变量的数据类型是数组类型呢?

// 读取Float类型的数组
if (type == 8196) { // 8196是打印state.getValue().getType()得到的
    JIArray jarr = state.getValue().getObjectAsArray(); // 按数组读取
    Float[] arr = (Float[]) jarr.getArrayInstance();  // 得到数组
    String value = "";
    for (Float f : arr) {
        value = value + f + ",";
    }
    System.out.println(value.substring(0, value.length() - 1); // 遍历打印数组的值,中间用逗号分隔,去掉最后逗号
}

// 写入3位Long类型的数组
Long[] array = {(long) 1,(long) 2,(long) 3}; 
final JIVariant value = new JIVariant(new JIArray(array));
item.write(value);

数据类型 读取和写入数值需要按数据类型来操作

这是常用的数据类型

值(十进制) 数据类型 描述 0 VT_EMPTY 默认/空(无) 2 VT_I2 2字节有符号整数 3 VT_I4 4字节有符号整数 4 VT_R4 4字节实数 5 VT_R8 8字节实数 6 VT_C currency 7 VT_DATE 日期 8 VT_BSTR 文本 10 VT_ERROR 错误代码 11 VT_BOOL 布尔值(TRUE = -1,FALSE = 0) 16 VT_I1 1个字节有符号字符 17 VT_UI1 1个字节无符号字符 18 VT_UI2 2字节无符号整数 19 VT_UI4 4字节无符号整数 +8192 VT_ARRAY 值数组(即8200 =文本值数组)

Tony1029

2021/12/17  阅读:63  主题:极客黑

作者介绍

Tony1029