Smart OPCDA控制LED灯

1. 说明

  范例采用OPC通讯协议，控制驳接在Arduino上的LED灯。OPC是标准的工业通讯界面，根据微软的OLE、COM、DCOM标准制定，它解决的是工业设备互通性的问题，让设备资料的存取不再受限于硬件制造商。OPC依据用途可分成OPC服务端（Server）与OPC用户端（Client）两部分。OPC Server与HMI/SCADA软件进行通信，协议OPC DA(资料存取)，通过COM/DCOM技术达成工业自动化数据获取的架构，OPC Server提供了许多的方法，Client端通过这些方法可以获取与OPC Server相连的硬件的数据信息，而不需要去了解硬件的数据获取方式。开发者可以通过编写一套代码来实现操作不同的硬件。

  范例中的LED灯正极（长脚）连接电阻再连接到Ethernet W5100扩展板的D8针脚，LED灯负极（短脚）连接到扩展板的GND针脚。

  通过范例学习，可以掌握 OPCDA的配置方式，并结合Arduino开发板进行LED灯的控制功能。

2. 零件连接图

3. 使用零件

序	零件名称	数量
1	Arduino UNO R3 开发板	1
2	Arduino Ethernet W5100 网络扩展板	1
3	USB数据线	1
4	面包板	1
5	杜邦线	2
6	LED灯	1
7	220欧姆电阻	1
8	网线	1

4. Arduino流程图

5. Arduino程序

  使用Arduino IDE 编译并上传以下Arduino程序。

// 采用 SoftwareTools4Makers/OPC  链接库
// https://github.com/SoftwareTools4Makers/OPC
#include <OPC.h>
#include <Bridge.h>
#include <Ethernet.h>
#include <SPI.h>
 
OPCEthernet aOPCEthernet;                             // 宣告 OPC 对象
int ledPin = 8;                                       //定义LED PIN为8
 
// 设置网络IP地址,其中的IP地址需要根据实际的网络状况进行修改 (网络扩充卡 MAC 可自行修改 +1 避免冲突)
byte mac[] = { 0x90, 0xA2, 0xDA, 0x0E, 0xAD, 0x8D };
IPAddress ip(192, 168, 0, 166);                    //设置设备IP地址
IPAddress gateway(192,168,0,1);                    //设置设备的子网掩码
IPAddress dns_server(192,168,0,1);                //设置DNS服务器
IPAddress subnet(255,255,255,0);                    //设置子网掩码
 
const int listen_port = 80;                          // 设置 OPC Server 读取端口 listen port
 
// 当讯息变动时自动运行之副程序
bool callback(const char *itemID, const opcOperation opcOP, const bool value){
  static bool ledValue = false;
  if (opcOP == opc_opwrite) {                        // 判断是否使用写入指令          
    ledValue = value;
    if (ledValue)                                    // False=关闭LED灯  True=打开LED灯
      digitalWrite(ledPin, HIGH);
    else
      digitalWrite(ledPin, LOW);
  } 
  else 
    // 传回数据
    return ledValue;  
}
 
void setup() {
  Serial.begin(9600);
  pinMode(ledPin, OUTPUT);                            // 设定脚位 PIN 8为输出模式
  aOPCEthernet.setup(listen_port,mac,ip);             // 启动OPC
  aOPCEthernet.addItem("led",opc_readwrite, opc_bool, callback);   // 在 OPC中加入 Item
}
 
void loop() {
  aOPCEthernet.processOPCCommands();                  // 运行 OPC程序命令
}

6. 设计明细

  设计模版前需要配置OPCDAServer服务器。

• 到https://opcfoundation.org/developer-tools/samples-and-tools-classic/core-components/ (opens new window)下载OPC核心组件（下载可能需要注册账号），根据操作系统类型选择安装（文件名中包含OPC Core Components Redistributable的msi文件，双击即可）。

• 到https://www.st4makers.com/download/arduino-opc-server/ (opens new window)下载Arduino OPC Server。解压执行文件，注意执行文件的目录不能包含中文，否则可能会出现执行失败的情况。

• 运行ArduinoOPCServer.exe，切换至Configuration选项卡，点击Arduino Ethernet添加一个设置，在其中修改对应的Arduino设备的IP地址及端口号。点击Save Configuration。

• 点击程序目录中新生成的register.bat进行注册，若在注册完毕后需要取消注册的，点击unregister.bat。程序运行时需要保持注册的状态。

• 开启Smart智慧控制平台，分别加入下插图之控件。或者通过点击菜单栏[文件]-[打开项目]选择范例项目文件来打开该范例。

  

  ①：TImage组件，控件名称为Image1。

  ②：TOPCDAServer组件，控件名称为OPCDAServer1。

  ③：TImage组件，控件名称为Image2。Image2控件显示在Image3上面。

  ④：TImage组件，控件名称为Image3。Image3控件显示在Image2下面。

  ⑤：TImage组件，控件名称为Image4。

  ⑥：TImage组件，控件名称为Image5。

• Main窗体属性设置

  • Caption：主窗体标题，设置为OPCDA控制LED灯。
  • ClientHeight：窗体客户区高度=411。
  • ClientWidth：窗体客户区宽度=720。

• ①Image1属性设置

  • Height：设置图片高度=411。
  • Width：设置图片宽度=720。
  • Picture：设置图片(背景图片)   点击Picture属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。

  

• ②OPCDAServer1属性设置

  • 双击OPCDAServer1，打开OPC Inspector对话框。

  

  • 选择Server-Select，打开Select OPC Server对话框。

  

  • 点击右侧的Find按钮，列表中会出现可选的OPC服务器，选择该服务器，点击[ok]。

  

  • 回到OPC Inspector界面，选择Server-Connect，连接成功。接下来在该界面下新建Groups与Items。选择Groups-Add，填写组名称，点击OK保存。

  

  • 选择Items-Add，在Select OPC Item对话框中选择项目，此处的项目是在Arduino程序中进行定义的。选择对应选项，点击Open按钮。

  

  • 至此 OPCDAServer1配置完毕。

• ③Image2属性设置

  • Height：设置图片高度=50。
  • Width：设置图片宽度=50。
  • Visible：设置图片可见=True。
  • Picture：设置图片(灭灯)。   点击Picture属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。

  

• ④Image3属性设置

  • Height：设置图片高度=50。
  • Width：设置图片宽度=50。
  • Picture：设置图片(亮灯)。   点击Picture属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。

  

• ⑤Image4属性设置

  • Height：设置图片高度=50。
  • Width：设置图片宽度=50。
  • Visible：设置图片可见=True。
  • Picture：设置图片(开关开)。   点击Picture属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。

  

• ⑥Image5属性设置

  • Height：设置图片高度=50。
  • Width：设置图片宽度=50。
  • Visible：设置图片可见=False。
  • Picture：设置图片(开关关)。   点击Picture属性右侧的[...]按钮，打开文件上传界面，点击[Load...]从文件浏览器中选择对应的图片文件上传，返回该界面下，待显示出图片后点击[OK]加载图片。

  

7. 程序设计

7.1. 程序初始设置

  程序启动时，启动OPCDAServer。

constructor TMyHandler.Create(AOwner: TComponent);
var
  s :String;
begin
  FThis :=TBaseForm(AOwner);
  FThis.OPCDAServer1.Active := True;//打开OPCClient
end;

7.2. 事件设置

• ⑤Image4-OnClick事件 Image4是开关打开状态的图像，点击该图像，执行关灯的操作，Image4隐藏，显示被遮盖的Image5图像（开关关闭状态）。同时Image3(灯亮状态图像)也会隐藏。连接Arduino开发板的LED发光二极管如处于点亮状态则会被熄灭。

procedure TMyHandler.Image4Click;
//Image4的OnClick事件，用于关灯的操作
var
  v: Variant;
begin
    //关灯
    v := False;
    FThis.OPCDAServer1.OPCGroups[0].OPCItems[0].WriteSync(v,-1,-1);
    FThis.Image3.Visible := False; 
    FThis.Image4.Visible := False;    
end;

• ⑥Image5-OnClick事件

Image5是开关关闭状态的图像，点击该图像，执行开灯的操作，Image4显示并遮盖Image5图像，同时Image3显示并遮盖Image2图像。连接Arduino开发板的LED灯如处于熄灭状态则会被点亮。

procedure TMyHandler.Image5Click;
//Image5的OnClick事件，用于开灯的操作
var
  v: Variant;
begin
    //开灯
    v := True;
    FThis.OPCDAServer1.OPCGroups[0].OPCItems[0].WriteSync(v,-1,-1);
    FThis.Image3.Visible := True;
    FThis.Image4.Visible := True; 
end;

8. 运行结果

  通过工具栏保存，将程序保存为 sdb 项目文件。

  使用鼠标点击工具栏运行（Run），测试运行结果。点击右侧的开关图像，开关打开，上方的灯泡切换为亮灯的状态，同时连接Arduino开发板的LED发光二极管处于点亮的状态；在亮灯状态下，点击右侧的开关图像，开关关闭，上方的灯泡切换为灯灭的状态，同时连接Arduino开发板的LED发光二极管处于关闭的状态。