Java实现OPC通信

utgard库已经过时，原作者早已删除库，建议使用OPC UA

有问题可以私信和评论，看到会回复。

录屏简单说了一下文章内容，视频地址：https://www.bilibili.com/video/BV13V411f7Ch/

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（427M，中文）：百度网盘 ，密码: ykj2
• KEPServer的123网盘分享：https://www.123pan.com/s/Lwn8Vv-4qnx 提取码：pTA9
• 模拟仿真用的 MatrikonOPCSimulation（50M），百度网盘，密码: mcur
• OPC Simulation Server的123网盘分享：https://www.123pan.com/s/Lwn8Vv-1qnx 提取码：xzBf

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

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

下载代码：

💧 https://github.com/ioufev/opcda-utgard-demo

• 百度网盘 ，密码: ermn
• 蓝奏云
• 可以参考的代码：OPC-(四)-OPC Client Java调用之Utgard

截图：

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("localhost");         // 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 = "通道 1.设备 1.标记 1";    // 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

6.补充

🩸 用 utgard 进行 opc 通讯报 Message not found for errorCode: 0x80010111

测试 utgard 时，操作系统请使用 win10 1909 及以前的版本。

测试可以通信

• win10专业版 1903
• win10专业版 1909
• win11专业版 21H2

测试不可以通信

• win10专业版 21H2

偶然看到一个说是 j-interop 的问题
然后我去验证，不可行。
j-interop 是很久之前的，很久没更新了。

搜了一下原因
是因为微软为了修补 DCOM 的安全漏洞，发了更新补丁。

2021年6月8日，微软发布了针对DCOM的Windows安全更新KB5004442（CVE-2021-26414）——强制更改了Windows操作系统DCOM安全机制。该更新要求DCOM应用程序提供“数据包完整性”身份验证级别，否则可能会出现无法兼容的问题。

分布式组件对象模型（DCOM）远程协议是一种使用远程过程调用（RPC）公开应用程序对象的协议，它支持远程过程调用，并且可用于网络设备的软件组件之间的通信。

KB5004442

会受影响操作系统版本

可用性

这些错误事件仅适用于 Windows 版本的子集;请参阅下表。