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OPC UA 通信
9.3 將 S7-1500 用作 OPC UA 服務(wù)器
通信
190 功能手冊(cè), 11/2019, A5E03735819-AH
訪問表
如果要通過 OPC UA 進(jìn)行訪問，必須設(shè)置“從 HMI/OPC UA 可訪問"(Accessible from
HMI/OPC UA)。如果要允許 OPC UA 客戶端寫入變量/DB 元素，必須設(shè)置“從 HMI/OPC
UA 可寫"(Writable from HMI/OPC UA)。
請(qǐng)參見下表了解實(shí)現(xiàn)的訪問權(quán)限。
表格 9- 2 訪問表
OPC UA XML STEP 7 (TIA Portal) ，例如變量表
AccessLevel 從 從 HMI/OPC UA 可 可
訪問
從 從 HMI/OPC UA 可 可
寫 寫
實(shí)現(xiàn)的訪問權(quán)限
0 x x 無訪問權(quán)
x 0 x 無訪問權(quán)
1 啟用 x 只讀
2 啟用 禁用 無訪問權(quán)
3 啟用 禁用 只讀
2 啟用 啟用 只寫
3 啟用 啟用 讀+寫
（x = 無關(guān)）
參見

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技術(shù)數(shù)據(jù)

CPU 變量的一致性 (頁 190)
管理讀寫權(quán)限 (頁 184)
9.3.2.4 CPU 變量的一致性
“AccessLevelEx" 屬性會(huì)擴(kuò)展訪問特性
自固件版本 V2.6 起，S7-1500 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器不僅支持“AccessLevel"屬性（參
見“協(xié)調(diào) CPU 變量的讀寫權(quán)限 (頁 187)"），還支持“AccessLevelEx"屬性，該屬性除了提
供已介紹的用于讀取權(quán)限和寫入權(quán)限的位之外，還提供關(guān)于 OPC UA 變量一致性的信
息。新屬性自 OPC UA 規(guī)范的版本 V1.04 起引入（第 3 部分，地址空間模型）。
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9.3 將 S7-1500 用作 OPC UA 服務(wù)器
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功能手冊(cè), 11/2019, A5E03735819-AH 191
讀取一致性特性
在 OPC UA 服務(wù)器的 OPC UA 信息模型中，屬性“AccessLevel"定義訪問權(quán)限。
AccessLevel 按位定義；此時(shí)，相關(guān)位為：
● 位 0 = CurrentRead
● 位 1 = CurrentWrite
● 位 2 到 7 與 S7-1500 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器無關(guān)
關(guān)于讀取和寫入權(quán)限的部分中介紹了位組合的含義：
還添加了下列用于表示一致性的位：
● 位 8 = NonatomicRead；如果不能一致地讀取變量，此位會(huì)置位。對(duì)于變量的讀取一
致性，位 8 = 0。
● 位 9 = NonatomicWrite；如果不能一致地寫入變量，此位會(huì)置位。對(duì)于變量的寫入一
致性，如果未批準(zhǔn)寫入權(quán)限的情況，位 9 = 0。
示例
OPC UA 變量（結(jié)構(gòu)體）可讀取且可寫入，但讀取和訪問權(quán)限不一致。
因此：位 0、1、8 和 9 會(huì)置位：AccessLevelEx =“771"(1+2+256+512)。
另一結(jié)構(gòu)體為只讀。
因此：位 0 和 8 會(huì)置 1，位 1 和位 9 不會(huì)置位：AccessLevelEx =“257"(1+0+256+0)。
服務(wù)器中屬性的處理
“AccessLevelEx"屬性僅可用于 OPC UA 服務(wù)器。該屬性不存在于節(jié)點(diǎn)集文件（XML 導(dǎo)
出文件）中。
但導(dǎo)出的屬性“AccessLevel"包含“AccessLevelEx"中的信息，請(qǐng)參見下一部分。
導(dǎo)出
對(duì)標(biāo)準(zhǔn) SIMATIC 服務(wù)器接口執(zhí)行 XML 導(dǎo)出時(shí)，服務(wù)器會(huì)將“AccessLevel"屬性（與
V1.03 相比，V1.04 中將該屬性擴(kuò)展為 32 位）設(shè)為“AccessLevelEx"屬性的值。
導(dǎo)入
導(dǎo)入節(jié)點(diǎn)集文件時(shí)（例如來自服務(wù)器接口導(dǎo)出），S7-1500 CPU 會(huì)按照其自身對(duì)已導(dǎo)入
數(shù)據(jù)類型一致性的估算來設(shè)置屬性“AccessLevelEx"，請(qǐng)參見下一部分。會(huì)忽略導(dǎo)入的
值。
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服務(wù)器接口中數(shù)據(jù)類型的一致性
對(duì)于以下數(shù)據(jù)類型，會(huì)在服務(wù)器接口節(jié)點(diǎn)處確保 S7-1500 CPU 程序循環(huán)中變量的一致性
（OPC UA 語言使用中的“原子性"）：
● BOOL、BYTE、WORD、DWORD、LWORD
● SINT、INT、LINT、DINT、USINT、UINT、ULINT、UDINT
● REAL、LREAL
● DATE、LDT、TIME、LTIME、TIME_OF_DAY、LTIME_OF_DAY、S5TIME
● CHAR、WCHAR

本公司*銷售西門子PLC,200，300，400，1200，西門子PLC附件，西門子電機(jī)，西門子人機(jī)界面，西門子變頻器，西門子數(shù)控伺服，西門子總線電纜現(xiàn)貨供應(yīng)，*咨詢系列產(chǎn)品，折扣低，貨期準(zhǔn)時(shí)，并且備有大量庫存.長(zhǎng)期有效

1? S7-400、ET200，

● 基于上述數(shù)據(jù)類型的系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型和硬件數(shù)據(jù)類型也保持一致。
示例：HW_ANY，源自 UINT (UInt16)。
提示：如果瀏覽 S7-1500 CPU 的地址空間（例如使用 OPC UA 客戶端 UaExpert），可
在“類型 BaseDataType > 枚舉/數(shù)字/字符串"(Types > BaseDataType >
Enumeration/Number/String) 下找到一致的數(shù)據(jù)類型。
以下數(shù)據(jù)類型的變量不 不一致“（OPC UA 的語言使用中為“nonatomic"）：
● SIMATIC 結(jié)構(gòu)體通常不一致。這意味著所有變量（例如包含未知結(jié)構(gòu)或 UDT 數(shù)據(jù)類
型）均不一致。
● DTL、IEC_Counter、IEC_TIMER 等系統(tǒng)數(shù)據(jù)類型是源自結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)類型。
提示：如果瀏覽 S7-1500 CPU 的地址空間（例如使用 OPC UA 客戶端 UaExpert），可
在“類型 BaseDataType > 結(jié)構(gòu)體"(Types > BaseDataType > Structure) 下找到基于結(jié)構(gòu)
體的數(shù)據(jù)類型。組態(tài) OPC UA 服務(wù)器
9.3.3.1 啟用 OPC UA 服務(wù)器
要求
● 如果使用安全通信 證書（如Secure OUC、OPC UA），請(qǐng)確保相關(guān)模塊采
用 當(dāng)前時(shí)鐘和當(dāng)前日期。否則，模塊將所用的證書評(píng)估為無效，且無法進(jìn)行安全通
信。
● 已獲得操作 OPC UA 功能的運(yùn)行系統(tǒng)許可證，請(qǐng)參見“OPC UA 的許可證 (頁 220)"。
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調(diào)試 OPC UA 服務(wù)器
出于安全方面的考慮，默認(rèn)情況下未啟用 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器：OPC UA 客戶端不
具備 S7-1500 CPU 的讀寫訪問權(quán)限。
要激活 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器，請(qǐng)按照以下步驟進(jìn)行操作：
1. 選擇 CPU。單擊該 CPU 符號(hào)（如，在網(wǎng)絡(luò)視圖中）。
2. 單擊 CPU 屬性中的“OPC UA > 服務(wù)器"(OPC UA > Server)。
3. 激活 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器。
4. 確認(rèn)安全說明。
5. 轉(zhuǎn)至 CPU 屬性，選擇“運(yùn)行系統(tǒng)許可證"(Runtime licenses)，并設(shè)置所獲得的 OPC UA
服務(wù)器的運(yùn)行系統(tǒng)許可證。
6. 編譯項(xiàng)目。
7. 將項(xiàng)目下載到 CPU。
CPU 的 OPC UA 服務(wù)器現(xiàn)在啟動(dòng)。
設(shè)置始終存儲(chǔ)
如果服務(wù)器已啟用且進(jìn)行了相應(yīng)設(shè)置，則再禁用服務(wù)器時(shí)，設(shè)置不會(huì)丟失。依舊會(huì)保存這
些設(shè)置，并在再次啟用服務(wù)器時(shí)提供這些設(shè)置。
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功能手冊(cè), 11/2019, A5E03735819-AH 197
應(yīng)用程序名稱
應(yīng)用程序名稱即為 OPC UA 應(yīng)用程序的名稱，會(huì)應(yīng)用于服務(wù)器及其客戶端。該名稱顯示
在“OPC UA > 常規(guī)"(OPC UA > General) 下：
● 應(yīng)用程序名稱的默認(rèn)設(shè)置為：“SIMATIC.S7-1500.OPC-UA.Application:PLC_1"。
● 默認(rèn)名稱由“SIMATIC.S7-1500.OPC-UA.Application:"以及“常規(guī) > 產(chǎn)品信息 >名
稱"(General > Product information > Name) 中選擇的 CPU 名稱組成（本示例中為
“PLC_1"）。
● OPC UA 服務(wù)器將使用該應(yīng)用程序名稱向通信伙伴（OPC UA 客戶端）標(biāo)識(shí)自己的身
份。例如，OPC UA 客戶端使用發(fā)現(xiàn)服務(wù)檢測(cè)可訪問的服務(wù)器時(shí)。
● 連接到 OPC UA 服務(wù)器時(shí)，顯示的應(yīng)用程序名稱為該 CPU 的 OPC UA 客戶端。即，
CPU 將自動(dòng)輸入該應(yīng)用程序名稱并作為指令“OPC_UA_Connect"的“ApplicationName"
（指令“OPC_UA_Connect"參數(shù)“SessionConnectInfo"處的類型變量
“OPC_UA_SessionConnectInfo"）。
在編程“OPC_UA_Connect""指令時(shí)，需為“ApplicationName"一個(gè)空字符串。例
如，診斷時(shí)，可使用該應(yīng)用名稱標(biāo)識(shí)客戶端及其會(huì)話 (SessionNames)。
如果已激活服務(wù)器，則還可使用在項(xiàng)目中有意義的其它名稱以及滿足項(xiàng)目要求的其它名稱
（例如，滿足性要求的名稱）。
以下示例源自 UaExpert：
更改應(yīng)用程序名稱
要更改應(yīng)用程序名稱，請(qǐng)按以下步驟操作：
1. 選擇 CPU。單擊該 CPU 符號(hào)（如，在網(wǎng)絡(luò)視圖中）。
2. 單擊 CPU 屬性中的“OPC UA > 常規(guī)"(OPC UA > General)。
3. 輸入一個(gè)有意義的名稱。

本公司*銷售西門子PLC,200，300，400，1200，西門子PLC附件，西門子電機(jī)，西門子人機(jī)界面，西門子變頻器，西門子數(shù)控伺服，西門子總線電纜現(xiàn)貨供應(yīng)，*咨詢系列產(chǎn)品，折扣低，貨期準(zhǔn)時(shí)，并且備有大量庫存.長(zhǎng)期有效

S7-1500,

請(qǐng)注意，還要在證書上輸入應(yīng)用程序名稱（主題備用名稱），并且更改應(yīng)用程序名稱后可
能需要再次生成現(xiàn)有證書。
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9.3.3.2 訪問 OPC UA 服務(wù)器
服務(wù)器地址
可通過 CPU（固件 V2.0 及更高版本）上所有集成的 PROFINET 接口訪問 S7-1500 CPU
的 OPC UA 服務(wù)器。
在以下情況中，不能借助 CP 通過自動(dòng)化系統(tǒng)的背板總線直接訪問 CPU 的 OPC UA 服務(wù)
器：
● 使用 TIA Portal 版本 V16 或更高版本、S7-1500 CPU 固件版本 2.8 或更高版本以及
CP 1543-1 固件版本 V2.2 或更高版本進(jìn)行組態(tài)。
有關(guān)組態(tài)的信息，請(qǐng)參見“訪問 OPC UA 應(yīng)用程序 (頁 148)"。
不能借助 CM 通過自動(dòng)化系統(tǒng)的背板總線直接訪問 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器。
使用 SIMATIC S7-1500 軟件控制器時(shí)，可以通過分配給軟件 PLC 的 PROFINET 接口對(duì)
OPC UA 服務(wù)器進(jìn)行訪問。
以下應(yīng)用示例介紹了軟件控制器的其它訪問選項(xiàng)：通過軟件控制器 V2.5 或更高版本的虛OPC UA 服務(wù)器接口組態(tài)
9.3.4.1 什么是服務(wù)器接口？
定義
服務(wù)器接口將 CPU 的 OPC UA 地址空間的節(jié)點(diǎn)合并到一個(gè)單元中，以便為 OPC UA 客
戶端提供該 CPU 的特定視圖。
每個(gè)服務(wù)器接口都會(huì)在 CPU 的 OPC UA 服務(wù)器中定義一個(gè)或多個(gè)命名空間。
STEP 7 (TIA Portal) 根據(jù)以下服務(wù)器接口類型加以區(qū)分：
● 配套規(guī)范
例如，對(duì)于此類服務(wù)器接口，可以使用工作組創(chuàng)建的配套規(guī)范。
工作組通常由 OPC 基金會(huì)成員以及其它共同制定特定用途（例如與 RFID 設(shè)備或注塑
機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換）的 OPC UA 信息模型的工業(yè)組織組成。
該信息模型在 OPC UA 非的地址空間中以 OPC UA 節(jié)點(diǎn)的形式實(shí)現(xiàn)。OPC UA 客戶
端可訪問這些 OPC UA 節(jié)點(diǎn)。
例如，還可以使用服務(wù)器接口類型“配套規(guī)范"在 SiOME 中下載公司內(nèi)部信息模型。
如果在項(xiàng)目中實(shí)施某一配套規(guī)范，則會(huì)將該配套規(guī)范的具體規(guī)范作為服務(wù)器接口應(yīng)用
到項(xiàng)目中。
對(duì)于“配套規(guī)范"類型的服務(wù)器接口，可以導(dǎo)入配套規(guī)范使用的多個(gè)命名空間。
有關(guān)配套規(guī)范的更多信息，請(qǐng)參見此處 (頁 243)。
對(duì)于這種類型的服務(wù)器接口，會(huì)將 OPC UA 服務(wù)器的 OPC UA 節(jié)點(diǎn)合并到一個(gè)單元
中。
為此，請(qǐng)使用項(xiàng)目規(guī)范、機(jī)器或設(shè)備要求作為基礎(chǔ)。
有關(guān)用戶自定義服務(wù)器接口的更多信息，請(qǐng)參見此處 (頁 223)。
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222 功能手冊(cè), 11/2019, A5E03735819-AH
以注塑機(jī)作為配套規(guī)范的示例
本例中，服務(wù)器接口包含以下元素：
● OPC UA 節(jié)點(diǎn)，可通過 OPC UA 客戶端讀取該元素，以接收關(guān)于該注塑機(jī)的信息（可
讀 PLC 變量中）
● OPC UA 節(jié)點(diǎn)，可通過 OPC UA 客戶端寫入該元素，以將數(shù)值傳送到注塑機(jī)（可寫
PLC 變量中）
● OPC UA 節(jié)點(diǎn)，可通過 OPC UA 客戶端調(diào)用該元素，以啟動(dòng)注塑機(jī)功能（通過服務(wù)器
方法）。

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技術(shù)數(shù)據(jù)

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該服務(wù)器接口會(huì)啟用可用于控制注塑機(jī)的 CPU 默認(rèn)視圖。
對(duì)于注塑機(jī)，配套規(guī)范“Euromap"定義了可合并到服務(wù)器接口中的整個(gè)系列的 OPC UA 節(jié)
點(diǎn)。
CPU 的其它 OPC UA 節(jié)點(diǎn)不包含在此服務(wù)器接口中。這樣可以更好地提供概覽。
用戶自定義服務(wù)器接口示例
CPU 應(yīng)控制工件的生產(chǎn)。當(dāng)生產(chǎn)作業(yè)從更高級(jí)的控制系統(tǒng)到達(dá)時(shí)，會(huì)開始生產(chǎn)。
生產(chǎn)作業(yè)通過服務(wù)器方法傳送：控制系統(tǒng)通過調(diào)用 CPU 中的服務(wù)器方法將信息傳送到工
件上。該服務(wù)器方法也會(huì)啟動(dòng)生產(chǎn)。
控制系統(tǒng)（即連接的 OPC UA 客戶端）應(yīng)當(dāng)只能看到這一種服務(wù)器方法。因此，應(yīng)在
CPU 中創(chuàng)建一個(gè)用戶自定義服務(wù)器接口并將服務(wù)器方法分配給該服務(wù)器接口。僅可為
OPC UA 客戶端啟用該服務(wù)器接口，因此 CPU 視圖僅限于這一種功能。
參見
使用 OPC UA 配套規(guī)范 (頁 229)
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9.3.4.2 創(chuàng)建用戶自定義服務(wù)器接口 口
簡(jiǎn)介
說明基于以下示例：
生產(chǎn)單元“Cell_1"周圍的防護(hù)圍欄。圍欄配有門“Gate_1"。
S7-1500 CPU 控制整個(gè)生產(chǎn)單元，還控制通過 Gate_1 進(jìn)入生產(chǎn)單元的權(quán)限。
機(jī)器人將藥物裝入生產(chǎn)單元的盒子中，然后將盒子堆放在貨盤上。
用于自動(dòng)化物料運(yùn)輸?shù)淖择{車輛將貨盤移動(dòng)到中央倉庫，從而通過 Gate_1。
CPU 發(fā)布一個(gè)服務(wù)器接口，無人駕駛運(yùn)輸系統(tǒng)可通過該接口安排 Gate_1 打開。
該服務(wù)器接口包含用于打開門的服務(wù)器方法“smOpenGate"和用于指示門狀態(tài)（打開或關(guān)
閉）的變量“Gate_1_State"。
創(chuàng)建用戶自定義服務(wù)器接口
要?jiǎng)?chuàng)建服務(wù)器接口，請(qǐng)按以下步驟操作：

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1. 選擇已使用并組態(tài)為 OPC UA 服務(wù)器的 CPU。
2. 單擊“OPC UA 通信 > 服務(wù)器接口"(OPC UA communication > Server interfaces)。
3. 雙擊“添加新服務(wù)器接口"(Add new server interface)。
STEP 7 會(huì)顯示以下對(duì)話框。
圖 9-27 添加服務(wù)器接口
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4. 更改新服務(wù)器接口的名稱，使其在項(xiàng)目中具有說明性含義。
本示例中，將 STEP 7 建議的名稱“Server-interface_1"改為“Cell_1"。
5. 單擊“服務(wù)器接口"(Server interface)，然后單擊“確定"(OK)。
6. 單擊“OPC UA 元素"(OPC UA elements) 區(qū)域中“程序塊"(Program blocks) 前面的三角
形。
STEP 7 會(huì)顯示以下表格供用戶編輯：
圖 9-28 編輯服務(wù)器接口
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該編輯器分為兩個(gè)區(qū)域。
– OPC UA 服務(wù)器接口
左側(cè)是服務(wù)器接口“Cell_1"的根節(jié)點(diǎn)。
該接口目前仍為空。尚未向該服務(wù)器接口添加任何 OPC UA 元素。
– OPC UA 元素
右側(cè)為 OPC UA 元素。
OPC UA 元素是到目前為止在 STEP 7 項(xiàng)目中創(chuàng)建的對(duì)象，具有屬性“可從
HMI/OPC UA 訪問"(Accessible from HMI/OPC UA)。
可將這些 OPC UA 元素添加到新的服務(wù)器接口“Cell_1"。
7. 將 OPC UA 元素拖放到新服務(wù)器接口的“<新增>"(<Add new>) 行中。
說明
以下規(guī)則普遍適用：如果將數(shù)據(jù)塊或工藝對(duì)象存儲(chǔ)在表格的左側(cè)區(qū)域，則 STEP 7
(TIA Portal) 會(huì)在服務(wù)器接口中創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象。數(shù)據(jù)塊的元素作為單獨(dú)的節(jié)點(diǎn)排列在該
對(duì)象下方。
如果將結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在表格的左側(cè)區(qū)域，STEP 7 會(huì)為結(jié)構(gòu)整體創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并會(huì)為結(jié)構(gòu)
的各個(gè)元素創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)。
這一點(diǎn)同樣適用于數(shù)組：同樣，STEP 7 會(huì)為數(shù)組整體創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并會(huì)為數(shù)組的各
個(gè)元素創(chuàng)建節(jié)點(diǎn)。
將方法放在表格的左側(cè)區(qū)域時(shí)，STEP 7 會(huì)創(chuàng)建一個(gè)節(jié)點(diǎn)；將顯示已插入方法的參數(shù)以
供參考。
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本公司*銷售西門子PLC,200，300，400，1200，西門子PLC附件，西門子電機(jī)，西門子人機(jī)界面，西門子變頻器，西門子數(shù)控伺服，西門子總線電纜現(xiàn)貨供應(yīng)，*咨詢系列產(chǎn)品，折扣低，貨期準(zhǔn)時(shí)，并且備有大量庫存.長(zhǎng)期有效

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在本示例中，將“Gate_1_State"變量從右側(cè)區(qū)域拖到左側(cè)區(qū)域的“<新增>"(<Add new>)
位置。
然后，將服務(wù)器方法拖到左側(cè)區(qū)域。
服務(wù)器方法位于右側(cè)區(qū)域的“smOpenGate_DB [DB3]"數(shù)據(jù)塊中。
STEP 7 (TIA Portal) 將顯示如下對(duì)話框：
圖 9-29 向服務(wù)器接口添加 OPC UA 元素
限制 OPC UA 服 服 務(wù)器的視圖
通過選擇 OPC UA 元素可限制 OPC UA 服務(wù)器的視圖以及 OPC UA 客戶端的選項(xiàng)。
在該示例的服務(wù)器接口中，缺少“Robot_1"數(shù)據(jù)塊，因?yàn)楣I(yè)卡車不需要訪問機(jī)器人的服
務(wù)器方法和變量。
在這種情況下，在 S7-1500 CPU 的 OPC UA 屬性中禁用標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器接口
（SIMATIC 命名空間），以便無法通過其它任何方式訪問過濾的節(jié)點(diǎn)。
圖 9-30 禁用標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器接口