OPC核心技术简介

OPC技术应用简析作者：blogchina发文时间：.01.17摘要：OPC规范是由OPC基金会制定一种工业，它规范了过程控制和自动化软件与工业现场设备之间接口。简要简介了OPC技术产生，OPC原则技术规范以及采用OPC规范设计系统益处并概述了它在国内外重要应用领域，对OPC技术在应用中重要作用也有相应分析。OPC代表了此后一段时间内过程控制系统通信原则发展方向。核心词：OPC；过程控制；技术规范；接口    1．OPC技术产生    随着工业生产不断发展，工业控制软件获得了长足进步。然而，由于生产规模扩大和过程复杂限度提高，工业控制软件设计面临着巨大挑战，那就是要集成数量和种类不断增多现场信息。在老式控制系统中，智能设备之间及智能设备与控制系统软件之间信息共享是通过驱动程序来实现，不同厂家设备又使用不同驱动程序，迫使工业控制软件中包括了越来越多底层通信模块。此外，由于相对特定应用驱动程序普通不支持硬件特点变化，这样使得工业控制软硬件升级和维护极其不便。尚有，在同一时刻，两个客户应用普通不能对同一种设备进行数据读写，由于它们拥有不同、互相独立驱动程序，同步对同一种设备进行操作，也许会引起存取冲突，甚至导致系统崩溃。OPC技术浮现则较好解决了这些问。    OPC是ObjectLinkingandEmbedding（OLE）forProcessControl缩写，它是微软公司对象链接和嵌入技术在过程控制方面应用。OPC以OLE/COM/DCOM技术为基本，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件面向对象开发提供了统一原则，这个原则定义了应用Microsoft操作系统在基于PC客户机之间互换自动化实时数据办法。采用这项原则后，硬件开发商将取代软件开发商为自己硬件产品开发统一OPC接口程序，而软件开发者可免除开发驱动程序工作，充分发挥自己特长，把更多精力投入到其核心产品开发上。这样不但可避免开发重复性，也提高了系统开放性和可互操作性。    2．OPC规范概述    OPC是一种工业原则，它是由某些世界上知名自动化系统和硬件、软件公司和Microsoft（微软）紧密合伙而建立。OPC涉及一整套接口，属性和办法原则集，提供应顾客用于过程控制和工业自动化应用。MicrosoftOLE/COM技术定义了各种不同软件部件如何交互使用和分享数据，从而使得OPC可以提供通用接口用于各种过程控制设备之间通讯，无论过程中采用什么软件和设备。其发展动态如表1所列。                           表1 OPC原则原则                         版本                        内容DataAccess              3.0,2.0,1.0                 数据访问规范AlarmsandEvents        1.10,1.00                  报警和事件规范HistoricalDataAccess       1.0                   历史数据存取规范Batch                     2.0,1.0                   批量过程规范Security                     1.0                      安全性规范Compliance                 2.00.2               数据访问原则测试工具OPCXML                  1.00,0.18                 过程数据XML规范OPCeXchange                 1.0                     数据互换规范OPCCommands               正在开发                    命令规范OPCCommonI/O             正在开发                  公共I/O规范OPCComplexData           正在开发                      复杂数据规范OPC技术实现由两某些构成，OPC服务器和OPC客户应用某些。其应用模式如图1所示。OPC服务器完毕工作就是收集现场设备数据信息，然后通过原则OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户端则通过原则OPC接口接受数据信息。在详细实现过程中，顾客可以依照自己需要挑选相应规范来使用。    其中数据访问规范提供应顾客访问实时过程数据办法；报警和事件规范提供了一种由服务器程序将现场事件或报警告知客户程序机制；历史数据存取规范用来提供顾客得到存储在过程数据存档文献，数据库或远程终端设备中历史数据以及来分析这些历史过程数据办法。其她规范不在此一一简介。    3．采用OPC规范设计系统益处1）采用原则Windows体系接口，硬件制造商为其设备提供接口程序数量减少到一种，软件制造商也仅需要开发一套通讯接口程序。即有助于软硬件开发商，更有助于最后顾客。2）OPC规范以OLE/DCOM为技术基本，而OLE/DCOM支持TCP/IP等网络合同，因而可以将各个子系统从物理上分开，分布于网络不同节点上。3）OPC按照面向对象原则，将一种应用程序（OPC服务器）作为一种对象封装起来，只将接口办法暴露在外面，客户以统一方式去调用这个办法，从而保证软件对客户透明性，使得顾客完全从底层开发中脱离出来。4）OPC实现了远程调用，使得应用程序分布与系统硬件分布无关，便于系统硬件配备，使得系统应用范畴更广。5）采用OPC规范，便于系统组态，将系统复杂性大大简化，可以大大缩短软件开发周期，提高软件运营可靠性和稳定性，便于系统升级与维护。6）OPC规范了接口函数，不论现场设备以何种形式存在，客户都以统一方式去访问，从而实现系统开放性，易于实现与其他系统接口。    4．OPC技术应用    由于OPC技术采用，使得可以以更简朴系统构造、更长寿命、更低价格解决工业控制成为也许。同步现场设备与系统连接也更加简朴、灵活、以便。因而OPC技术在国内工业控制领域得到了广泛应用，重要应用领域如下：1）数据采集技术。OPC技术普通在数据采集软件中广泛应用。当前众多硬件厂商提供产品均带有原则OPC接口，OPC实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活数据读写，可以编制符合原则OPC接口客户端应用软件完毕数据采集任务。2）历史数据访问。OPC提供了读取存储在过程数据存档文献、数据库或远程终端设备中历史数据以及对其操作、编辑办法。3）报警和事件解决。OPC提供了OPC服务器发生异常时，以及OPC服务器设定事件到来时向OPC客户发送告知一种机制，通过使用OPC技术，可以更好捕获控制过程中各种报警和事件并予以相应解决。4）数据冗余技术。工控软件开发中，冗余技术是一项最为重要技术，它是系统长期稳定工作保障。OPC技术使用可以更加以便实现软件冗余，并且具备较好开放性和可互操作性。5）远程数据访问。借助MicrosoftDCOM（分散式组件对象模型）技术，OPC实现了高性能远程数据访问能力，从而使得工业控制软件之间数据互换更加以便。    5．OPC技术在工业控制领域应用中作用    OPC技术对工业控制系统影响和应用是基本性和革命性，简朴地说，它作用重要体当前一下几种方面：            一方面，OPC解决了设备驱动程序开发中异构问题。随着计算机技术不断发展，顾客需求不断提高，以DCS（集散控制系统）为主体工业控制系统功能日趋强大，构造日益复杂，规模也越来越大，一套工业控制系统往往选用了几家甚至十几家不同公司控制设备或系统集成一种大系统，但由于缺少统一原则，开发商必要对系统每一种设备都编写相应驱动程序，并且，当硬件设备升级、修改时，驱动程序也必要跟随修改。同步，一种系统中如果运营不同公司控制软件，也存在着互冲突风险。有了OPC后，由于有了统一接口原则，硬件厂商只需提供一套符合OPC技术程序，软件开发人员也只需编写一种接口，而顾客可以以便地进行设备选型和功能扩充，只要它们提供了OPC支持。所有数据互换都通过OPC接口进行，而无论连接控制系统或设备是哪个详细厂商提供。    另一方面，OPC解决了现场总线系统中异构网段之间数据互换问题。现场总线系统依然存在各种总线并存局面，因而系统集成和异构控制网段之间数据互换面临许多困难。有了OPC作为异构网段集成中间件，只要每个总线段提供各自OPC服务器，任一OPC客户端软件都可以通过一致OPC接口访问这些OPC服务器，从而获取各个总线段数据；并可以较好地实现异构总线段之间数据交互。并且，当其中某个总线合同版本做了升级，也只需对相相应总线程序作升级修改。    第三，OPC可作为访问专有数据库中间件。实际应用中，许多控制软件都采用专有实时数据库或历史数据库，这些数据库由控制软件开发商自主开发。对此类数据库访问不像访问通用数据库那么容易，只能通过调用开发商提供API函数或其他特殊方式。然而不同开发商提供API函数是不同样，这就带来和硬件驱动器开发类似问题：要访问不同监控软件专有数据库，必要编写不同代码，这样显然十分繁琐。采用OPC则能有效解决这个问题，只要专有数据库开发商在提供数据库同步也能提供一种访问该数据库OPC服务器，那么当以顾客要访问时只需按照OPC规范规定编写OPC客户端程序而无需理解该专有数据库特定接口规定。    第四，OPC便于集成不同数据，为控制系统向管理系统升级提供了以便。当前控制系统趋势之一就是网络化，控制系统内部采用网络技术，控制系统与控制系统之间也网络连接，构成更大系统，并且，整个控制系统与公司管理系统也网络连接，控制系统只是整个公司网一种子网。在实现这样公司网络过程中，OPC也可以发挥重要作用。在公司信息集成，涉及现场设备与监控系统之间、监控系统内部各组件之间、监控系统与公司管理系统之间、以及监控系统与Internet之间信息集成，OPC作为连接件，按一套原则COM对象、办法和属性，提供了以便信息流通和互换。无论是管理系统还是控制系统，无论是PLC（可编程控制器）还是DCS，或者是FCS（现场总线控制系统），都可以通过OPC迅速可靠彼此互换信息。换句话说，OPC是整个公司网络数据接口规范，因此，OPC提高了控制系统功能，增强了网络功能，提高了公司管理水平。    最后，OPC使控制软件可以与硬件分别设计、生产和发展，并有助于独立第三方软件供应商产生与发展，从而形成新社会分工，有更多竞争机制，为社会提供更多更好产品。    6．结束语    OPC作为一项逐渐成型技术已得到国内外厂商高度注重，许多公司都在本来产品基本上增长了对OPC支持。由于统一了数据访问接口，使控制系统进一步走向开放，实现信息集成和共享，顾客可以得到更多以便。OPC技术变化了原有控制系统模式，给国内系统生产厂商提出了一种发展机遇和挑战，符合OPC规范软、硬件也已被广泛应用，给工业自动化领域带来了勃勃生机。（T113）