dde與opc技術(shù)的工作機(jī)制

dde技術(shù)的工作機(jī)制

dde是為在同一臺計(jì)算機(jī)或不同計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的程序提供動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，最早由microsoft 公司提出的。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(dde)技術(shù)由于其具有實(shí)時(shí)性好、網(wǎng)絡(luò)通信連接實(shí)現(xiàn)方便等特點(diǎn)，在控制軟件與信息網(wǎng)絡(luò)集成中得到了廣泛應(yīng)用。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換基于windows消息機(jī)制，各應(yīng)用程序間通過傳遞消息進(jìn)行對話交換信息。windows dde消息傳遞采用client/server模式，客戶(client)是數(shù)據(jù)的請求和接受者，而服務(wù)器(server)是數(shù)據(jù)的提供者，兩者之間通過請求、應(yīng)答、傳輸三個(gè)步驟來完成數(shù)據(jù)的傳送。dde協(xié)議使用服務(wù)(service)、主題(topic)和數(shù)據(jù)項(xiàng)(item)三級命名來標(biāo)識dde所傳遞的數(shù)據(jù)單元。一般情況下，服務(wù)(service)就是應(yīng)用程序的文件名，主題是對服務(wù)器有意義的信息單元。每次dde客戶與服務(wù)程序之間的對話都是先由客戶啟動(dòng)的，所以在每次客戶啟動(dòng)之前，dde服務(wù)器應(yīng)當(dāng)首先投入運(yùn)行。

當(dāng)客戶程序需要向服務(wù)器程序請求數(shù)據(jù)時(shí)，客戶程序發(fā)送一條wm-dde-initiate消息給當(dāng)前運(yùn)行的所有windows應(yīng)用程序，這條消息不但包含了它所需要的服務(wù)器名(service)和主題名(topic)，而且指明了它所希望的數(shù)據(jù)類型,收到wm-dde-initiate消息的應(yīng)用程序通過判別服務(wù)器名和會話主題決定是否應(yīng)答，一旦dde服務(wù)器響應(yīng)了這條被傳播的消息，dde會話就開始了。

dde的工作方式有冷連接(cool link)、溫連接(warm link)和熱連接(hot link)等3種。在冷連接方式下，當(dāng)server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后不主動(dòng)通知client，但client可以隨時(shí)從server讀寫數(shù)據(jù);在溫連接方式下，當(dāng)server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后馬上通知client，client得到通知后將數(shù)據(jù)取回;在熱連接方式下，當(dāng)server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后馬上通知client，同時(shí)將變化的數(shù)據(jù)直接送給client。

dde的網(wǎng)絡(luò)形式稱為netdde，它包含了dde的全部特征，是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換(dde)的擴(kuò)充，可以在跨越網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)之間使用。采用netdde后，兩個(gè)或更多網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用能夠通過dde共享來建立網(wǎng)絡(luò)上不同工作站之間的連接，從而實(shí)現(xiàn)站站之間的動(dòng)態(tài)信息共享。

opc技術(shù)的工作機(jī)制

在opc技術(shù)出現(xiàn)以前，dde技術(shù)是絕大多數(shù)控制系統(tǒng)都支持和采用的數(shù)據(jù)交換方式。但是，由于dde是基于windows信息傳遞而建立的技術(shù)，因此，當(dāng)通信量較大時(shí)，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新速度慢、安全性管理機(jī)制差、可靠性能低等現(xiàn)象，從而就有可能致使dde客戶程序在較長時(shí)間內(nèi)得不到回應(yīng)。和dde 技術(shù)相比，基于com和dcom技術(shù)的opc技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳送性能高、 安全性管理性能好、開發(fā)成本低等特點(diǎn)。

最初階段的opc規(guī)范是由opc基金會的先驅(qū)fisher-rosemount、rockwell、opto 22、intellution、intuitive technology公司于1996年8月發(fā)布的，目前opc基金會成員在全球已超過300多個(gè)，其中包括世界上幾乎所有主要的控制系統(tǒng)、儀器儀表、過程控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。

opc以ole/com/dcom技術(shù)為基礎(chǔ)，是ole(object linking and embedding)for process control的縮寫，是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用。與dde一樣，opc也采用client/server模式。opc服務(wù)器是數(shù)據(jù)源的提供者，數(shù)據(jù)源可以是plc、dcs、條形碼讀取器等控制設(shè)備，隨控制系統(tǒng)的構(gòu)成不同，作為數(shù)據(jù)源的opc服務(wù)器既可以是和opc應(yīng)用程序在同一臺計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的本地opc服務(wù)器，也可以是在另外計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的遠(yuǎn)程opc服務(wù)器。opc客戶是數(shù)據(jù)的使用者，它按照opc接口規(guī)范從opc服務(wù)器獲取所需要的數(shù)據(jù)。

opc服務(wù)器主要包括三部分：服務(wù)器(server)、組(group)和數(shù)據(jù)項(xiàng)(item)。服務(wù)器對象保存服務(wù)器和服務(wù)器作為opc組對象容器的所有信息。opc組對象包括公共組和局部組(私有組)兩種，公共組由多個(gè)客戶共享，局部組只隸屬于一個(gè)opc客戶。一個(gè)組可能代表一個(gè)特殊設(shè)備的數(shù)據(jù)項(xiàng)，opc 客戶可以通過組對象來讀寫數(shù)據(jù)，并可以設(shè)定opc服務(wù)器應(yīng)該提供給opc client數(shù)據(jù)的更新速率。opc 數(shù)據(jù)項(xiàng)是讀寫數(shù)據(jù)的最小邏輯單位(在實(shí)際應(yīng)用中，可能是物理設(shè)備的寄存器或寄存器的某一位)，其數(shù)據(jù)值以variant形式表示，每個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)包括值(value)、品質(zhì)(quality)和時(shí)間戳(time stamp)3個(gè)變量。在一個(gè)組對象中，opc 客戶可以加入多個(gè)opc數(shù)據(jù)項(xiàng)。

opc客戶與opc服務(wù)器的接口有自定義接口(custom interface)和自動(dòng)化接口(automation interface)兩種形式。自定義接口是一組com接口，主要用于采用c++語言的應(yīng)用程序開發(fā);自動(dòng)化接口是自動(dòng)化的ole接口，主要用于采用vb，delphi等基于腳本編程語言的應(yīng)用程序開發(fā)。對于客戶端應(yīng)用程序的開發(fā)，采用自定義接口的方式運(yùn)行效率高，但開發(fā)難度較大;采用自動(dòng)化接口的方式運(yùn)行效率低，但開發(fā)簡單。這兩種接口與opc服務(wù)器的通信方式可用1圖所示。

圖1 自定義接口和自動(dòng)化接口與opc服務(wù)器通信方式示意圖

對于分布式計(jì)算機(jī)上的opc客戶程序的開發(fā)，opc標(biāo)準(zhǔn)采用dcom技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶程序的通訊。

opc的數(shù)據(jù)訪問主要有同步數(shù)據(jù)訪問和異步數(shù)據(jù)訪問兩種方式。同步數(shù)據(jù)訪問時(shí)，opc服務(wù)器在將按照opc應(yīng)用程序要求的數(shù)據(jù)返回之前，opc應(yīng)用程序一直處于等待狀態(tài)，也就是說，同步方式的數(shù)據(jù)訪問在要求的動(dòng)作沒有完成前不能執(zhí)行任何opc應(yīng)用程序側(cè)的處理。與之相比，異步方式的數(shù)據(jù)訪問在對opc服務(wù)器提出數(shù)據(jù)訪問要求后，立即返回到opc應(yīng)用程序側(cè)的主處理程序中，opc服務(wù)器完成數(shù)據(jù)訪問時(shí)通知opc應(yīng)用程序，opc應(yīng)用程序從而得到數(shù)據(jù)訪問結(jié)果。當(dāng)opc應(yīng)用程序采用自動(dòng)化接口訪問opc服務(wù)器時(shí)，同步和異步數(shù)據(jù)操作分別由syncread、syncwrite和asyncread、asyncwrite四個(gè)opc組對象的方法函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。

dde與opc技術(shù)應(yīng)用

當(dāng)前，dde、opc技術(shù)在許多世界著名的自動(dòng)化廠家的i/o通訊服務(wù)器、scada等自動(dòng)化軟件中都得到了體現(xiàn)。例如wonderware 公司的daserver和intouch、siemens公司的simatic net和wincc、 rockwell-ab公司的rslinx和rsview32等。其中daserver和rslinx既可作為opc server，又可作為dde server;wincc和rsview32則既可以作為opc client，又可作為dde client。同時(shí)，由于各家的軟件接口都合乎dde、opc接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，所以，不同廠家的i/o通訊、scada等軟件產(chǎn)品也可以很方便的實(shí)現(xiàn)互連。

下面分別以wonderware 公司的intouch與daserver(dassidirect)、intouch與rockwell-ab公司的rslinx進(jìn)行dde通訊，siemens 公司的wincc 與simatic net 、wincc 與rslinx進(jìn)行opc通訊的方法為例說明dde、opc技術(shù)在工業(yè)自動(dòng)化軟件的應(yīng)用情況。

dassidirect是wonderware 公司開發(fā)用于對siemens s7 200/300/400系列plc進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)訪問的服務(wù)器軟件，支持dde、opc、suitlink、fastdde等通訊方式。當(dāng)客戶程序通訊接口與dassidirect的連接采用dde方式時(shí)，dassidirect 的數(shù)據(jù)訪問采用了節(jié)點(diǎn)名(node name)、應(yīng)用程序名(application name，此處為dassidirect)、主題名(topic name)和項(xiàng)目名(item name)的層次結(jié)構(gòu)。而當(dāng)通訊接口以opc方式與dassidirect連接時(shí)，dassidirect 的數(shù)據(jù)訪問則采用了節(jié)點(diǎn)名(node name)、服務(wù)器名(program name，此處為archestra.dassidirect.1)、組名(group name)、設(shè)備組名(device group)、連接名(link name)和項(xiàng)目名(item name)的層次結(jié)構(gòu)。各層次項(xiàng)可在dassidirect軟件界面中配置實(shí)現(xiàn)。

工程應(yīng)用時(shí)，需要在dassidirect管理界面smc archestra.dassidirect.1目錄下根據(jù)需要依次添加接口類型(tcp/ip)、接口處理器類型(s7 plc)，并進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置，然后還要為device groups添加不同的topic以方便對不同變量的歸類管理。intouch標(biāo)簽變量對dassidirect的訪問是通過“訪問名”的設(shè)置來實(shí)現(xiàn)的，所以intouch中“訪問名”的設(shè)置必須和dassidirect軟件中的設(shè)置一一對應(yīng)，例如，“訪問名”中“應(yīng)用程序名”應(yīng)設(shè)置為dassidirect，“訪問名”中“主題名”的設(shè)置應(yīng)和dassidirect中所添加的topic名稱完全一致。此外，intouch標(biāo)簽變量“項(xiàng)目名”的填寫也必須遵從dassidirect中item name的定義形式，例如對s7 plc數(shù)據(jù)塊地址word的訪問形如db11.w80，對數(shù)據(jù)塊地址dword的訪問形如db11.d80，對輸入/輸出位的訪問形式分別為i5.2/q7.5等。