船舶綜合監控系統數據通信技術研究

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1OPC基礎COM技術概述

OPC屬于是一種工業標準，在實施過程中，主要是以微軟OLE(ObjectLinkingandEmbedding)、COM和DCOM技術為基礎。除此之外，OPC能夠將一整套接口、屬性和方法呈現出來，實現過程控制和制造業自動化控制操作。總的來說，COM模型優勢主要集中在以下幾方面：第一，用戶希望能夠制定自己需要的應用程序，反觀整個組件技術，從本質角度來說可以被定制，用戶可以用相關組件對之前的進行替代。第二，由于組件屬于是應用程序中獨立的部件，實際軟件的可重用性也得到了穩步提升。第三，隨著寬帶網絡重要性的提升，分布式網絡應用成為了軟件市場之中十分重要的賣點。站在COM組件程序角度來說，人們可以對交互進行重新定義，還需要將程序運行所需要的環境呈現出來。在實際COM標準集中設計時，組件程序也被稱之為模塊，這其中可以是動態鏈接庫，也可以被當作是進程內的組件內容。組件之中可以包含很多個對象，這主要是由于COM模型基本單元代表著對象，在程序之間相互通信的時候，對方應該是COM對象，但無論是動態鏈接庫DLL，還是可執行程序EXE，均能夠發送COM對象的相應代碼載體。

2COM接口

2.1接口定義和標識。這里所提到的接口代表著一組函數數據結構，借助于該數據結構的應用，能夠將組件功能更好的呈現出來，借助于接口定義一組函數內容，該類函數主要是通過組件對象將信息顯示出來，獲取更多組件服務對象。各個客戶程序也可以借助于函數指針，實現對接口成員函數的合理調用。一般來說，接口指針會指向另一個指針，另一個指針會指向新一組函數，這也是人們常說的接口函數。一般來說，人們主要是利用接口函數對虛函數進行表示，如果接口虛函數表是確定的，所有接口成員個數也會處于不變狀態。在接口定義過程中，信息確定應該以二進制一級進行確認。從之前研究過程中能夠看出，接口并不具備變性特點，一個COM對象能夠支持多個接口，而且COM接口主要應用的是唯一標識符，如果對該類接口進行應用，需要將接口所能提供的具體方式明確出來。2.2接口特性。首先是二進制特點，COM接口具備很強的規范性特點，而且具備二進制一級標準，具備表達能力的語言，均可以對該類接口進行描述，讓整個組件程序開發顯得更具可行性。其次是接口不變性，接口屬于客戶程序和組件程序的連接紐帶，能夠呈現出不變性特點，如果客戶程序和組件程序可以按照接口設計進行開發，當獨立開發兩項程序之后，便會達到預期效果。再次是擴展性，接口在應用過程中，能夠呈現出較強的繼承性特點，以說明繼承為主，這里所提到的說明繼承只是對成員函數進行有序說明，并不會將繼承接口實現，這主要是由于接口定義不包括函數實現，而且只能單繼承，不能多繼承。最后是多態性，多態性代表著面向組件對象的重要性，實際COM對象多態性讓客戶程序在同樣接口基礎上，對不同對象進行處理。

3COM結構

3.1服務器模型。該種模型在設計過程中，主要是將對象和客戶之間的互動關系呈現出來，該過程主要是以服務器模型為基礎，該類服務器模型具備較強的穩定性特點，能夠設立COM模型目標，當程序通信工作結束之后，穩定性和可靠性也能得到有效展示。一般來說，COM不僅是服務器模型，客戶同樣可以提供服務，而且服務方也能具備組件對象功能。其中，一個對象可以是服務器模型，同樣也可以是客戶，實際COM能夠處理好所有情況?？偟膩碚f，服務器模型開發比較成功，為后續模型建設創造良好條件，而且用戶和服務器之間的關系也會變得更加靈活。3.2COM庫。COM庫在設計過程中，需要將COM標準呈現出來，該部分內容主要涉及到的內容為核心系統代碼，而且該部分代碼能夠使得對象和用戶之間通過二進制一級標準，執行相應的交互操作。站在實際網絡系統角度來說，COM庫主要以dll文件形式存在，這其中涉及到的內容主要涉及到以下幾方面：第一，提供部分API函數開發客戶，以及服務器端COM應用。從具體客戶端發展過程中能夠看出，主要是對函數進行創建的基本過程，而且在服務器端，主要是為用戶提供訪問支持。第二，為了對內存標準方式進行有效設計，人們可以做好整個控制進程中內存的合理分配。一般來說，COM庫能夠做到組件按照統一方式進行交互設計，使得COM應用在編寫過程中，不必編寫太多的基礎代碼，同樣也能為COM庫提供API編程過程。

4OPC開發背景和歷史

4.1OPC規范的產生背景。在早期計算機研究和發展上，為了確保不同硬件和軟件之間數據交換的合理性，相關工作人員需要花費很多時間和精力，實現整個通信程序的全面開發。但由于數據交換和通信工藝標準的出現，才有了互聯網技術，使得不同計算機能夠相互連接在一起。因此，企業在信息系統開發過程中，可以采用相應的工業標準數據庫，以及客戶服務器接口，讓整個程序自身功能開發變得更加完善。更為重要的是，很多工業自動化系統同樣存在一些問題，在互聯網的作用下，不同供應商提供的設備也可以互相連接，并不需要軟件開發的配合。4.2OPC的產生。最早進行OPC研究的公司主要有5家，最早的OPC標準起源于1995年，微軟作為技術顧問，給予了很大的支持。到了1997年2月，OPC歐洲基金會正式成立，日本也在1998年5月正式成立了資本OPC協會。2000年之后，OPC基金會數量也開始逐步提升，截止到目前，全球已經有300家企業加入到國際標準組織之中。同時，控制設備廠商和軟件商制作的OPC產品數量也越來越多，為后續工作的開展創造了有利條件。5OPC數據訪問規范研究OPC數據訪問規范主要描述的是OPC服務器實現COM對象銜接，以及相應接口的制作。另外，實際OPC邏輯對象內容主要涉及到三方面，即服務器對象、組對象以及數據項對象，不同對象對應著不同接口。其中，服務器對象主要應用指定OPC服務器應用程序名，并向OPC客戶端提供創建和操作OPC組對象的功能。組對象，主要是由若干Item和Group信息并邏輯組織數據項，其中一組可以當作一個單元，最終處于激活或者是失活狀態。另一組能夠做到項目列表的準確訂閱，一旦數據發生變化，系統也會自動發出通知，為后續工作的開展提供有利條件。一般情況下，數據項之中的數據結構代表著三個成員變量，即數據值、數據質量和時間戳。該種數據值主要是通過VARIANT形式表現出來的。通過對數據項的有效定義，OPC技術盡可能將設備特殊信息去除掉，此時，OPC服務器的通用性特點也會得到大幅提升。

6OPC數據訪問形式

首先是同步訪問形式，該種訪問形式主要是將OPC服務器按照OPC應用程序要求，將得到的訪問數據作為方法反饋給OPC應用程序，在實際結果被返回之前，OPC應用程序主要是處于等待狀態。其次是異步訪問形式，當OPC服務器接收到OPC應用程序要求之后，需要立即將方法返回，這也是對OPC應用程序進行有效處理的基本過程。當OPC服務器完成數據訪問時，整個應用程序的異步訪問事件也就相繼完成，進而將數據訪問結果傳輸到OPC應用程序之中。而且OPC應用程序在VB事件處理上，能夠對來源于OPC服務器數據進行接收。最后是訂閱訪問方式，該方式主要是確保服務器能夠按照一定的更新周期，實現對OPC服務器緩沖值的重新表示，倘若數值出現變化，便會通知OPC應用程序，控制好整個系統的工作負荷。

7結論

由于不同廠家生產的設備之中，通信協議存在差異性，為數據交互操作制造了很大麻煩。為此，相關工作人員需要借助于OPC協議，對現場數據進行采集，進而將更好的適應性特點呈現出來，并將OPC技術應用到船舶綜合監控系統通信過程之中。相關工作人員需要對COM技術進行熟練掌握，強化整個系統的數據通信水準。

參考文獻

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作者:秦峰 張鳳才 李旻 單位:中國船舶重工集團公司第七二二研究所