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圖1  OPC XML提供了工廠底層到企業(yè)高層應(yīng)用的新途徑

2  OPC XML 技術(shù)基礎(chǔ)

    OPC XML技術(shù)主要涉及WEB服務(wù)器技術(shù)及SOAP技術(shù)。

2.1  WEB服務(wù)器技術(shù)
    簡(jiǎn)單的說(shuō)，Web Service就是一個(gè)應(yīng)用程序，它向外界暴露出一個(gè)能夠通過Web進(jìn)行調(diào)用的API。它使用戶能夠用編程的方法通過Web調(diào)用來(lái)實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能的應(yīng)用程序。從深層次上看，Web Service是一種新的Web應(yīng)用程序分支，它們是自包含、自描述、模塊化的應(yīng)用，可以在網(wǎng)絡(luò)（通常為Web）中被描述、發(fā)布、查找以及通過Web來(lái)調(diào)用。同時(shí)，Web Service是基于網(wǎng)絡(luò)的、分布式的模塊化組件，它執(zhí)行特定的任務(wù)，遵守具體的技術(shù)規(guī)范，這些規(guī)范使得Web Service能與其他兼容的組件進(jìn)行互操作，這些技術(shù)規(guī)范（協(xié)議）包括：
    (1)  XML（可擴(kuò)展的標(biāo)記語(yǔ)言）：Web Service平臺(tái)中表示數(shù)據(jù)的基本格式，除了易于建立和易于分析外，XML主要的優(yōu)點(diǎn)在于它既與平臺(tái)無(wú)關(guān)，又與廠商無(wú)關(guān)；
    (2)  XSD：Web Service平臺(tái)數(shù)據(jù)類型，系統(tǒng)的所有使用的數(shù)據(jù)類型必須被轉(zhuǎn)換為XSD類型；
    (3)  WSDL：Web Service描述語(yǔ)言，基于XML的語(yǔ)言，用于描述Web Service及其函數(shù)、參數(shù)和返回值；
    (4)  UDDI：一套基于Web的、分布式的、為Web Service提供的、信息注冊(cè)中心的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，同時(shí)也包含一組使企業(yè)能將自身提供的Web Service注冊(cè)，以使別的企業(yè)能夠發(fā)現(xiàn)的訪問協(xié)議的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)；
    (5)  遠(yuǎn)程過程調(diào)用RPC與消息傳遞：用于應(yīng)用程序間的通信。

2.2  SOAP技術(shù)（簡(jiǎn)單對(duì)象訪問協(xié)議）
    SOAP是一個(gè)輕量級(jí)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，通常應(yīng)用于分散、分布式計(jì)算與控制環(huán)境中作為數(shù)據(jù)信息交換協(xié)議。簡(jiǎn)單的說(shuō)SOAP就是XML+HTTP，主要包括3部分內(nèi)容：(1) 為一組數(shù)據(jù)信息中描述的是什么內(nèi)容及怎樣處理定義了一種框架結(jié)構(gòu)外殼；(2) 用于表達(dá)應(yīng)用程序所定義數(shù)據(jù)類型實(shí)例的一套編碼規(guī)則；(3) 用于表征遠(yuǎn)程過程調(diào)用和響應(yīng)的一組約定。SOAP能夠潛在應(yīng)用于與其他多種傳輸協(xié)議的結(jié)合，尤其是HTTP和HTTP擴(kuò)展框架結(jié)構(gòu)，（見以下SOAP例子）。SOAP自身不能定義任何應(yīng)用程序語(yǔ)義，如程序模式或執(zhí)行細(xì)節(jié)等，相反，它為描述應(yīng)用程序語(yǔ)義確立了一種簡(jiǎn)化機(jī)制，這需要通過為模件中的編碼數(shù)據(jù)提供一種模件化包裝模式和編碼機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
   

3  OPC XML-DA技術(shù)規(guī)范

    OPC XML-DA 規(guī)范1.0 版是OPC基金會(huì)于2003 年7 月發(fā)布的，此規(guī)范是OPC 基金會(huì)的第1 個(gè)OPC XML 接口規(guī)范。其它OPC-COM 接口，如報(bào)警事件(AE) 接口和歷史數(shù)據(jù)訪問(HDA)接口，將來(lái)也會(huì)作為XML 接口被重新設(shè)計(jì)，并有相應(yīng)的規(guī)范發(fā)布。OPC XML-DA 規(guī)范的核心部分是OPC XML-DA Schema，它定義了構(gòu)成OPC XMLWeb服務(wù)的數(shù)據(jù)類型、結(jié)構(gòu)和方法等，此外規(guī)范還對(duì)通信協(xié)議、發(fā)現(xiàn)機(jī)制、錯(cuò)誤處理、互操作性等底層細(xì)節(jié)進(jìn)行了規(guī)定。

3.1   XML-DA對(duì)象調(diào)用方法及步驟
    XML-DA同COM-DA相比，對(duì)對(duì)象的調(diào)用方法已完全不同：COM-DA表現(xiàn)為緊耦合方式，組建間可以建立通信通路，通過COM連接點(diǎn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)服務(wù)器和客戶端的通訊，大部分工作通過客戶端提供回調(diào)函數(shù)實(shí)現(xiàn)；XML-DA表現(xiàn)為松耦合，它不具備"通信通路"機(jī)制，因此為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的訂閱和更新，它采用了輪詢查詢方式，圖2為整個(gè)輪詢查詢的過程描述。

圖2  輪詢查詢的交互過程

    整個(gè)輪詢查詢過程按照以下七個(gè)步驟進(jìn)行：
    第一步：客戶端向服務(wù)器端發(fā)初始化定義（Subscribe），指定所定義的數(shù)據(jù)（Item[ ]）；
    第二步：服務(wù)器端相應(yīng)客戶端初始化定義（SubscribeResponse），返回客戶端所定義的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)及初始化值；
    第三步：客戶端根據(jù)服務(wù)器端返回?cái)?shù)據(jù)標(biāo)識(shí)，向服務(wù)器端發(fā)出SubscrptionPollRefresh請(qǐng)求；

    注：客戶端使用SubscrptionPollRefresh請(qǐng)求時(shí)，可設(shè)置HoldTime和WaitTime參數(shù)，如果在Holdtime 期間任何一個(gè)項(xiàng)目的值發(fā)生了變化，就在Holdtime 結(jié)束時(shí)刻返回響應(yīng)，否則開始等待。如果在等待時(shí)間(Waittime) 內(nèi)任何一個(gè)項(xiàng)目的值發(fā)生了變化,就立即返回響應(yīng)。如果在Holdtime 和Waittime 兩段時(shí)間內(nèi)沒有一個(gè)項(xiàng)目的值發(fā)生變化，就在Waittime 結(jié)束時(shí)返回一個(gè)響應(yīng)，但這個(gè)響應(yīng)不包含任何項(xiàng)目的值；該模式設(shè)計(jì)目的在于減少了服務(wù)器和客戶端數(shù)據(jù)交換負(fù)荷，提高OPC XML的性能。

    第四步：服務(wù)器端向客戶端返回SubscrptionPollRefresh調(diào)用以來(lái)，項(xiàng)目列表中發(fā)生的變化的所有項(xiàng)目；
    第五步：客戶端處理相應(yīng)的變化，如果需要繼續(xù)查詢，回到第三步；
    第六步：否則，向服務(wù)器端發(fā)出SubscriptionCancel請(qǐng)求；
    第七步：服務(wù)器響應(yīng)SubscriptionCancel請(qǐng)求，刪除當(dāng)前Subscribe 調(diào)用中指定的項(xiàng)目列表。

    從中不難看出，XML-DA輪詢查詢過程非常接近與OPC-COM 的"異步回調(diào)機(jī)制"，客戶端在處理完一次服務(wù)器返回后，不需要等待可以直接進(jìn)入下一次請(qǐng)求刷新，時(shí)間周期的控制已經(jīng)轉(zhuǎn)移到服務(wù)器上，這種方式被稱為"假回調(diào)"。

3.2  XML-DA服務(wù)類型
    OPC XML-DA 支持8 種服務(wù)，每種服務(wù)都包括一個(gè)請(qǐng)求(Request) 和一個(gè)響應(yīng)(Re-sponse) 。通過對(duì)這些服務(wù)的定義，提供了訪問工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)接口。請(qǐng)求和響應(yīng)照SOAP協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)被包裝成SOAP 信封，信封標(biāo)題（可選）說(shuō)明消息如何被處理，信封正文則包含工業(yè)過程信息。
    ●  Browse 在服務(wù)器的命名空間里搜索所有可獲取的項(xiàng)目(item) 的名字(標(biāo)記名) 。
    ●  GetProperties 返回一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的相關(guān)信息。
    ●  GetStatus 返回關(guān)于服務(wù)器、版本、當(dāng)前模式、運(yùn)行狀況等信息。
    ●  Read 返回一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的值、品質(zhì)和時(shí)間戳。
    ●  Subscribe 指定一個(gè)客戶希望持續(xù)更新的項(xiàng)目列表。
    ●  SubscriptionCancel 刪除在前一個(gè)Subscribe 調(diào)用中指定的項(xiàng)目列表。
    ●  SubscriptionPolledRefresh返回自前一個(gè)SubscrioptionPolledRefresh 調(diào)用以來(lái)，在項(xiàng)目列表中數(shù)值發(fā)生變化的所有項(xiàng)目。
    ●  Write 向一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目中寫入新值。

3.3  XML-DA數(shù)據(jù)類型
    OPC XML-DA 數(shù)據(jù)類型從高到低依次分為Request 、List 、Item 3個(gè)等級(jí)，較低的數(shù)據(jù)類型屬性可以涵蓋較高數(shù)據(jù)類型屬性。基本的數(shù)據(jù)類型有：string、boolean、float 等20 種簡(jiǎn)單類型以及枚舉類型和數(shù)組類型。其中的簡(jiǎn)單類型是XML數(shù)據(jù)類型的一個(gè)子集，并與OPC-COM-DA 定制接口規(guī)范規(guī)定的數(shù)據(jù)類型相一致。此外，規(guī)范還規(guī)定了一些復(fù)合類型(ComplexType)，主要包括：Re-questList、RequestItem、ItemValue 、RequestOptions、ServerState 、ReplyBase 、OPCError、ItemProperty 等。OPC XML-DA 規(guī)范的所有接口都基于這些數(shù)據(jù)類型定義。規(guī)范同時(shí)支持空參數(shù)。

3.4  OPC-COM-DA和OPC XML-DA的協(xié)調(diào)

圖3  OPC XML-DA與OPC-COM-DA協(xié)調(diào)圖