dde與opc技術的工作機制

dde技術的工作機制

dde是為在同一臺計算機或不同計算機上運行的程序提供動態(tài)數(shù)據(jù)交換，最早由microsoft 公司提出的。動態(tài)數(shù)據(jù)交換(dde)技術由于其具有實時性好、網(wǎng)絡通信連接實現(xiàn)方便等特點，在控制軟件與信息網(wǎng)絡集成中得到了廣泛應用。

動態(tài)數(shù)據(jù)交換基于windows消息機制，各應用程序間通過傳遞消息進行對話交換信息。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，而服務器(server)是數(shù)據(jù)的提供者，兩者之間通過請求、應答、傳輸三個步驟來完成數(shù)據(jù)的傳送。dde協(xié)議使用服務(service)、主題(topic)和數(shù)據(jù)項(item)三級命名來標識dde所傳遞的數(shù)據(jù)單元。一般情況下，服務(service)就是應用程序的文件名，主題是對服務器有意義的信息單元。每次dde客戶與服務程序之間的對話都是先由客戶啟動的，所以在每次客戶啟動之前，dde服務器應當首先投入運行。

當客戶程序需要向服務器程序請求數(shù)據(jù)時，客戶程序發(fā)送一條wm-dde-initiate消息給當前運行的所有windows應用程序，這條消息不但包含了它所需要的服務器名(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消息的應用程序通過判別服務器名和會話主題決定是否應答，一旦dde服務器響應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server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后不主動通知client，但client可以隨時從server讀寫數(shù)據(jù);在溫連接方式下，當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server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后馬上通知client，同時將變化的數(shù)據(jù)直接送給client。

dde的網(wǎng)絡形式稱為netdde，它包含了dde的全部特征，是動態(tài)數(shù)據(jù)交換(dde)的擴充，可以在跨越網(wǎng)絡的計算機之間使用。采用netdde后，兩個或更多網(wǎng)絡上的應用能夠通過dde共享來建立網(wǎng)絡上不同工作站之間的連接，從而實現(xiàn)站站之間的動態(tài)信息共享。

opc技術的工作機制

在opc技術出現(xiàn)以前，dde技術是絕大多數(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，因此，當通信量較大時，就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新速度慢、安全性管理機制差、可靠性能低等現(xiàn)象，從而就有可能致使dde客戶程序在較長時間內(nèi)得不到回應。和dde 技術相比，基于com和dcom技術的opc技術具有數(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。

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，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技術為基礎，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在過程控制方面的應用。與dde一樣，opc也采用client/server模式。opc服務器是數(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備，隨控制系統(tǒng)的構成不同，作為數(shù)據(jù)源的opc服務器既可以是和opc應用程序在同一臺計算機上運行的本地opc服務器，也可以是在另外計算機上運行的遠程opc服務器。opc客戶是數(shù)據(jù)的使用者，它按照opc接口規(guī)范從opc服務器獲取所需要的數(shù)據(jù)。

opc服務器主要包括三部分：服務器(server)、組(group)和數(shù)據(jù)項(item)。服務器對象保存服務器和服務器作為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，公共組由多個客戶共享，局部組只隸屬于一個opc客戶。一個組可能代表一個特殊設備的數(shù)據(jù)項，opc 客戶可以通過組對象來讀寫數(shù)據(jù)，并可以設定opc服務器應該提供給opc client數(shù)據(jù)的更新速率。opc 數(shù)據(jù)項是讀寫數(shù)據(jù)的最小邏輯單位(在實際應用中，可能是物理設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，每個數(shù)據(jù)項包括值(value)、品質(zhì)(quality)和時間戳(time stamp)3個變量。在一個組對象中，opc 客戶可以加入多個opc數(shù)據(jù)項。

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

圖1 自定義接口和自動化接口與opc服務器通信方式示意圖

對于分布式計算機上的opc客戶程序的開發(fā)，opc標準采用dcom技術實現(xiàn)服務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，opc服務器在將按照opc應用程序要求的數(shù)據(jù)返回之前，opc應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)訪問在要求的動作沒有完成前不能執(zhí)行任何opc應用程序側(cè)的處理。與之相比，異步方式的數(shù)據(jù)訪問在對opc服務器提出數(shù)據(jù)訪問要求后，立即返回到opc應用程序側(cè)的主處理程序中，opc服務器完成數(shù)據(jù)訪問時通知opc應用程序，opc應用程序從而得到數(shù)據(jù)訪問結(jié)果。當opc應用程序采用自動化接口訪問opc服務器時，同步和異步數(shù)據(jù)操作分別由syncread、syncwrite和asyncread、asyncwrite四個opc組對象的方法函數(shù)來實現(xiàn)。

dde與opc技術應用

當前，dde、opc技術在許多世界著名的自動化廠家的i/o通訊服務器、scada等自動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，由于各家的軟件接口都合乎dde、opc接口規(guī)范標準，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進行dde通訊，siemens 公司的wincc 與simatic net 、wincc 與rslinx進行opc通訊的方法為例說明dde、opc技術在工業(yè)自動化軟件的應用情況。

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

工程應用時，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)，并進行必要的參數(shù)設置，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標簽變量對dassidirect的訪問是通過“訪問名”的設置來實現(xiàn)的，所以intouch中“訪問名”的設置必須和dassidirect軟件中的設置一一對應，例如，“訪問名”中“應用程序名”應設置為dassidirect，“訪問名”中“主題名”的設置應和dassidirect中所添加的topic名稱完全一致。此外，intouch標簽變量“項目名”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。