摘要：目前常見的協議版本號為和，兩個協議不完全兼容。第一坑基于開發的非常少，大部分是商業的，售價不菲。端存儲的格式如下這個就比較有意思了，是可以自己維護一個存儲層級。不但配置繁瑣復雜，還會受到各種權限以及防火墻規則的影響。

最近一個項目中需要用到OPC client，從OPC Server中獲取數據。主要的編程語言使用Java實現。實際開發中遇到了各種坑，其實也和自己沒有這方面的經驗有關，現在寫一篇文章分享下整個項目中遇到的一些問題。

開發OPC Client之前需要一些準備知識，需要一些知識儲備，否則根本搞不清楚里面的門道。現在對一些預先準備的知識點做一概述。OPC是什么就不說了。

OPC Server端目前常見的有以下幾種協議:

OPC DA: Data Access協議，是最基本的OPC協議。OPC DA服務器本身不存儲數據，只負責顯示數據收集點的當前值。客戶端可以設置一個refresh interval，定期刷新這個值。目前常見的協議版本號為2.0和3.0，兩個協議不完全兼容。也就是用OPC DA 2.0協議的客戶端連不上OPC DA 3.0的Server

OPC HDA: Historical Data Access協議。前面說過DA只顯示當前狀態值，不存儲數據。而HDA協議是由數據庫提供，提供了歷史數據訪問的能力。比如價格昂貴的Historian數據庫，就是提供HDA協議接口訪問OPC的歷史數據。HDA的Java客戶端目前我沒找到免費的。

OPC UA: Unified Architecture統一架構協議。誕生于2008年，摒棄了前面老的OPC協議繁雜，互不兼容等劣勢，并且不再需要COM口訪問，大大簡化了編程的難度。基于OPC UA的開源客戶端非常多。不過由于誕生時間較晚，目前在國內工業上未大規模應用，并且這個協議本身就跟舊的DA協議不兼容，客戶端沒法通用。

我們的目標環境絕大多數是OPC DA 2.0的Server，極個別可能有OPC DA 3.0。當時找到的很多類庫實現的都是OPC UA的。

第一坑: 基于JAVA開發的OPC Client非常少，大部分是商業的，售價不菲。現場環境又是OPC DA的Server，開源client只有兩個可選，找工具和評估就花了不少時間。

OPC存儲和傳統的關系型數據庫存儲格式有很大的不同，不同于關系型數據庫的表存儲，OPC存儲格式是樹形結構，Server端的存儲格式如下:

host
`-- OPC Server Name
    `-- tag1: value, type, timestamp, ...,
    `-- tag2: value, type, timestamp, ...,
    `-- tag3: ...
    ...

每個主機上可能存在多個OPC Server，每個Server下面有若干個tag，就是各個數據收集點當前的值，會定期更新。每個tag包含的內容大致有當前值，值類型，時間戳等等數據。是一種樹形結構。所以客戶端連接的時候需要指明服務器的ip或主機名，需要連接的OPC服務名，以及監聽哪些tag的數據。

Client端存儲的格式如下:

Group1
`-- tag1
`-- tag2
`-- tag3
Group2
`-- tag4
`-- tag5
...

這個就比較有意思了，Client是可以自己維護一個存儲層級Group。也就是服務端存儲的都是一個個tag，客戶端可以自己維護一個個Group，分類存放這些tag。所以OPC的Client就和傳統的關系型數據庫有很大的不同。客戶端除了指明上述Server端的信息之外，還需要創建一個個Group，將Server端的tag一個個放到這些Group中，然后對應的tag才能持續的獲得數據。

第二坑: 這種存儲格式在其他數據庫十分罕見，當時這里就迷茫了好一陣子，通過了解協議的人講解，才明白原來客戶端還可以維護一套存儲結構。當時沒理清楚Group和tag的關系，從服務端看不到Group，客戶端卻要填一個Group，不知道這個Group從哪來。后來才搞清楚。

Component Object Model對象組件模型，是微軟定義的一套軟件的二進制接口，可以實現跨編程語言的進程間通信，進而實現復用。

Microsoft Distributed Component Object Model，坑最多的一個玩意。字面意思看起來是分布式的COM，簡單理解就是可以利用網絡傳輸數據的COM協議，客戶端也可以通過互聯網分布在各個角落，不再限制在同一臺主機上了。

上面描述來看這玩意好像挺美好是吧？實際操作開發中才發現，這玩意簡直是坑王之王，對于不熟悉的人來說充滿了坑，十分折騰。配置過程可以參考一些文章

DCOM是windows上的服務，使用前需要啟用

DCOM是遠程連接的協議，需要配置相關的權限，以及防火墻規則放行

特別注意這一點，前兩項配置在網上都能找到，這一條是我在經歷無數次痛之后才意識到的。DCOM遠程連接和http不同，是通過本地用戶認證的，需要以本地用戶身份登錄服務器，拿到相應的權限，才能使用DCOM。有點繞是吧？你可以類比Windows的遠程桌面登錄，需要拿到服務器的用戶名密碼才能登錄并操作系統，權限受到登錄用戶的權限所限制。而DCOM就是用的這種方式。關于各種錯誤網上能找出一大堆解決方案，可能還沒一個能解決你的問題的。甚至可能progID無論無何也通不了，始終報錯，不得不改用CLSID這種方法，十分坑。

神坑: DCOM。從配置開始就充滿了陷阱和坑。不但配置繁瑣復雜，還會受到各種權限以及防火墻規則的影響。最惡心的是這玩意隨時可能報各種奇葩的錯誤，由于缺乏足夠的錯誤信息，很難解決，基本憑借經驗解決DCOM的故障。

收集到足夠的準備知識后，就可以開工了。OPC Server是DA 2.0的，因此找到了以下兩個開源類庫。
JEasyOPC Client

底層依賴JNI，只能跑在windows環境，不能跨平臺

整個類庫比較古老，使用的dll是32位的，整個項目只能使用32位的JRE運行

同時支持DA 2.0與3.0協議，算是亮點

Utgard

OpenSCADA項目底下的子項目

純Java編寫，具有跨平臺特性

全部基于DCOM實現(劃重點)

目前只支持DA 2.0協議，3.0協議的支持還在開發中

這兩個類庫都試過，JEasyOPC底層用了JNI，調用代碼量倒不是很大，使用也足夠簡單，坑也遇到了點，就是64位的JRE運行會報錯，說dll是ia32架構的，不能運行于AMD64平臺下，換了32位版本的JRE之后運行起來了，但是一直報錯Unknown Error，從JNI報出來的，不明所以，實在無力解決，只能放棄。

只剩下Utgard一種選擇了，也慶幸目標Server是DA 2.0的，用這個類庫完全夠用。這個類庫全部使用DCOM協議連接OPC Server，所以對于本地連接OPC Server，理論上不需要COM口，但是這個類庫全部使用DCOM協議連接，所以依舊需要配置主機名，以及登錄的用戶名密碼。使用之前必須先配置DCOM，其中痛苦不足為外人道也，在上面準備知識部分已經寫道了。

經過一番折騰，總算將項目跑起來了，最終參考的工程代碼如下(項目實用Gradle構建，代碼使用Utgard官方的tutorial范例):
build.gradle:

apply plugin: "java"
apply plugin: "application"

repositories {
    maven { url "http://maven.aliyun.com/nexus/content/groups/public/" }
    jcenter()
    maven { url "http://neutronium.openscada.org/maven/" }
}

dependencies {
    compile "org.openscada.utgard:org.openscada.opc.lib:1.3.0-SNAPSHOT"
    compile "org.openscada.utgard:org.openscada.opc.dcom:1.2.0-SNAPSHOT"
    compile "org.jinterop:j-interop:2.0.4"
    compile "ch.qos.logback:logback-core:1.2.3"
    compile "org.slf4j:slf4j-api:1.7.25"
}

mainClassName = "UtgardTutorial1"

src/main/java/UtgardTutorial1.java:

import org.jinterop.dcom.common.JIException;
import org.openscada.opc.lib.common.ConnectionInformation;
import org.openscada.opc.lib.da.AccessBase;
import org.openscada.opc.lib.da.Server;
import org.openscada.opc.lib.da.SyncAccess;

import java.util.concurrent.Executors;

public class UtgardTutorial1 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // create connection information
        final ConnectionInformation ci = new ConnectionInformation();
        ci.setHost("localhost");
        ci.setUser("Administrator");
        ci.setPassword("mypassword");
        ci.setProgId("TLSvrRDK.OPCTOOLKIT.DEMO");
//        ci.setClsid("08a3cc25-5953-47c1-9f81-efe3046f2d8c"); // if ProgId is not working, try it using the Clsid instead
        final String itemId = "tag1";
        // create a new server
        final Server server = new Server(ci, Executors.newSingleThreadScheduledExecutor());

        try {
            // connect to server
            server.connect();
            // add sync access, poll every 500 ms
            final AccessBase access = new SyncAccess(server, 500);
            access.addItem(itemId, (item, state) ->
                    System.out.println("Resut: " + state.toString()));
            // start reading
            access.bind();
            // wait a little bit
            Thread.sleep(10 * 1000);
            // stop reading
            access.unbind();
        } catch (final JIException e) {
            System.out.println(String.format("%08X: %s", e.getErrorCode(), server.getErrorMessage(e.getErrorCode())));
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

最終項目運行輸出如下:

 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[]]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:29 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:27 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
信息:
 Sending REQUEST
七月 05, 2017 12:32:27 上午 rpc.DefaultConnection processIncoming
信息:
 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[]]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:29 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
信息:
 Sending REQUEST
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processIncoming
信息:
 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[U]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:30 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
信息:
 Sending REQUEST
七月 05, 2017 12:32:28 上午 rpc.DefaultConnection processIncoming
信息:
 Recieved RESPONSE
Resut: Value: [[U]], Timestamp: 星期三 七月 05 00:32:30 CST 2017, Quality: 192, ErrorCode: 00000000
七月 05, 2017 12:32:29 上午 rpc.DefaultConnection processOutgoing
信息:

總算跑起來了。