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1 OPC技術的產生 OPC(OLE for Process Control)技術是對象鏈接和嵌入式技術在過程控制方面的應用，包含一系列工業自動化接口規范。該技術是為解決應用軟件與各種設備驅動程序之間的通訊而提出的，它把硬件廠商和應用軟件開發者分離開來，大大提高了雙方的工作效率。 隨著工業生產的不斷發展，由于生產規模的擴大和過程復雜程度的提高，工業控制軟件設計面臨巨大挑戰，即要集成數量和種類不斷增多的現場信息。在傳統的控制系統中，智能設備之間及智能設備與控制系統軟件之間的信息共享是通過驅動程序實現的，不同廠家的設備使用不同的驅動程序，迫使工業控制軟件中包含越來越多的底層通信模塊；另外，由于相對特定應用的驅動程序一般不支持硬件的變化，使得工業控制軟硬件的升級和維護極其不便。還有在同一時刻，兩個客戶不能對同一個設備進行數據讀寫，因為它們擁有不同的、相互獨立的驅動程序，同時對同一個設備進行操作，可能會引起存取沖突，甚至導致系統崩潰。OPC技術的出現很好地解決了這些問題。OPC以OLE／COM／DCOM技術為基礎，采用客戶／服務器模式，為工業自動化軟件面向對象的開發提供了統一的標準，標準定義了應用Microsoft操作系統在基于PC的客戶機之間交換自動化實時數據的方法。采用這項標準后，硬件開發商將取代軟件開發商為自己的硬件產品開發統一的 OPC接口程序，而軟件開發者可免除開發驅動程序的工作，把更多的精力投入到其核心產品的開發上。這樣不但可避免開發的重復性，也提高了系統的開放性和互操作性。 2 OPC技術的應用 OPC是連接數據源(OPC服務器)和數據的使用者(OPC應用程序)之間的軟件接口標準。數據源可以是PLC、DCS，條形碼讀取器等控制設備。隨著控制系統構成的不同，作為數據源的OPC服務器既可以是和OPC應用程序在同一臺計算機上運行的本地OPC服務器，也可以是在另外的計算機上運行的遠程OPC服務器。OPC接口既可以適用于通過網絡把最下層的控制設備的原始數據提供給作為數據的使用者(OPC應用程序)HMI (硬件監督接口)／SCADA(監督控制與數據采集)，批處理等自動化程序，甚至更上層的歷史數據庫等應用程序，也可用于應用程序和物理設備的直接連接。所以OPC接口是適用于很多系統的具有高厚度柔軟性的接口標準。OPC技術的創新之處是用戶能夠把任何一個可視化或控制系統與所選擇的任一硬件(即PC插板)通過OPC組合在一起，如圖1所示。 從圖中可以看出，OPC標準的軟件總線使多種現場線系統得以集成，如PROFIBUS網絡、CANopen(開放式控制局域)網絡、Device Net(設備網絡)等，也可深入反映出OPC和現場總線的標準化關系：OPC提供現場總線以外的重要的附加性能，現場總線領域標準化的主要目標是快速，可靠的數據傳輸。而OPC使標準通信可以達到這樣的程度，即任何OPC服務器和應用軟件能聯網運行而不會產生任何問題。 3 OPC技術解決問題的方法 OPC是為使不同供應廠商的設備和應用程序之間的軟件接口標準化，以及使其問的數據交換更加簡單化而提出的。作為結果可向用戶提供不依賴于特定開發語言和開發環境的可以自由組合使用的過程控制軟件組件產品。利用OPC的系統由按照應用程序(客戶程序)的要求提供數據采集服務的OPC服務器、使用OPC服務器所必需的OPC接口，以及接受服務的OPC應用程序所構成。OPC服務器按照各供應廠商的硬件所開發，因此可以吸收各供應廠商硬件和系統的差異，從而實現不依賴于硬件的系統構成。同時利用一種叫做Variant的數據類型，可以不依賴于硬件中同有的數據類型，按照應用程序的要求提供數據格式。利用OPC 使接口標準化可以構成如圖2所示的系統。OPC典型體系結構如圖3所示。 4 OPC技術在某監測控制系統中的應用 OPC因其特點和優越性已在工業控制領域中得到廣泛應用。通常使用OPC技術進行工業過程控制中采集數據。OPC數據訂閱和數據動態綁定，為具有數據綁定功能所有ActiveX控件提供數據源，用戶可方便地觀察來自OPC服務器實時數據。圖4是一個OPC垃圾焚燒系統中應用實例。該系統分為生產管理監控級和現場控制級兩層結構。 管理層主要包括丁業控制機或計算機、視頻監視器等設備，這些設備均安裝在中央控制室里。管理層中，通過組態王工業組態軟件開發設計軟件監控平臺，可以實時觀察底層設備工作狀況，及時對系統m現故障點進行報警處理、實時保存報表數據。同時，同一計算機中進行算法程序演算，該操作平臺實現對底層設備遠程智能控制。控制層主要包括各種硬件設備，例如PLC控制器、各種測量儀器儀表等。這些硬件均安裝垃圾焚燒系統工作現場，對系統進行直接控制。其中，底層硬件設備采用常用西門子S7系列PLC，其中包括S7-200和S7-300系列。同時，利用高速工業以太網(TCP／IP協議)進行管理層和控制層之間連接，以實現信息和資源共享，具備完善控制能力、極高可靠性和方便靈活擴展能力。該系統設計從工藝流程出發，實現對生產過程自動控制。現場控制級接受生產管理級調度，但并不依賴于生產管理級而運行：若監控的計算機出現故障或并未投入使用或通信網絡出現故障，各現場控制站仍會正常工作，對整個工藝過程沒有影響。實現控制層與管理層之間數據交換時，工業組態軟件組態王提供一種建立OPC服務器方式實現數據通信方式。因此，管理層與控制層的通信之間建立一個OPC服務器，其框圖如圖5所示。 圖中OPC連接應用廣泛PLC系統，底層設備信息OPC服務器進入上一層的人機界面。這些系統與最上層質量控制軟件、生產管理軟件和Internet應用軟件OPC接口互換信息，使信息能夠各系統問充分流通。如果系統具備OPC應用條件，當現有系統需要添加新設備時，只需將新設備接人系統，安裝用于訪問該設備OPC服務器，擴展后系統可正常工作。添加新設備并不影響系統其他部分運行和使用。 5 結束語 通過對OPC技術進行研究，探討了OPC服務器與客戶端的實現，并將該研究用于關于某垃圾焚燒系統控制方案，由客戶端進行遠程監測。結果表明：OPC技術大大提高了數據采集系統的開放性能，可以有效地避免開發過程的重復性，以及多種軟件系統集成的不兼容性等問題。該技術在工業控制系統中有著廣闊的應用前景，逐步實現了軟硬件之間的標準化。 |
