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【摘要】OPC规范是由OPC基金会制定的一个工业标准,它规范了过程控制和自动化软件与工业现场设备之间的接口。OPC代表了今后一段时间内过程控制系统通信标准的发展方向,本文对OPC技术的应用作了概括分析。
【关键词】OPC;技术规范;应用
【中图分类号】TP311【文献标识码】A【文章编号】1005-1074(2009)05-0236-01
OPC全称是OLE for Process Control，它出现为基于Windows应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。过去，存取现场设备数据信息，每一个应用软件开发商都需要编写专用接口函数。现场设备种类繁多，且产品不断升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大工作负担。通常这样能满足工作实际需要，系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性即插即用设备驱动程序。这种情况下，OPC标准应运而生。OPC标准以微软公司OLE技术为基础，它制定是提供一套标准OLE/COM接口完成，OPC技术中使用是OLE2技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。
COM是Component Object Model缩写，是所有OLE机制基础。COM是一种实现与编程语言无关对象而制定标准，该标准将Windows下对象定义为独立单元，可不受程序限制访问这些单元。这种标准可以使两个应用程序对象化接口通讯，而不需要知道对方是如何创建。例如，用户可以使用C++语言创建一个Windows对象，它支持一个接口，该接口，用户可以访问该对象提供各种功能，用户可以使用Visual Basic，C，Pascal，Smalltalk或其它语言编写对象访问程序。Windows NT4.0操作系统下，COM规范扩展到可访问本机以外其它对象，一个应用程序所使用对象可分布网络上，COM这个扩展被称为DCOM（Distributed COM）。
DCOM技术和OPC标准，完全可以创建一个开放、可互操作控制系统软件。OPC采用客户/服务器模式，把开发访问接口任务放硬件生产厂家或第三方厂家，以OPC服务器形式提供给用户，解决了软、硬件厂商矛盾，完成了系统集成，提高了系统开放性和可互操作性。
OPC服务器通常支持两种类型访问接口，它们分别为不同编程语言环境提供访问机制。这两种接口是：自动化接口（Automation interface）；自定义接口（Custom interface）。（见图1）自动化接口通常是为基于脚本编程语言而定义标准接口，可以使用VisualBasic、Delphi、PowerBuilder等编程语言开发OPC服务器客户应用。而自定义接口是专门为C++等高级编程语言而制定标准接口。OPC现已成为工业界系统互联缺省方案，为工业监控编程带来了便利，用户不用为通讯协议难题而苦恼。任何一家自动化软件解决方案提供者，它不能全方位支持OPC，则必将被历史所淘汰。
OPC 规范规定了两种通讯方式:同步通讯方式和异步通讯方式。同步通讯时,OPC客户程序对OPC服务器进行读写操作时,OPC客户程序必须等到OPC服务器对应的操作全部完成以后才能返回,在此期间OPC客户程序一直处于等待状态。因此在同步通讯时,如果有大量数据进行操作或者有大量OPC客户程序对OPC服务器进行读写操作,必然造成OPC客户程序的阻塞现象。因此同步通讯适用于OPC客户较少,数据量较小时的场合。
异步通讯时,OPC客户程序对服务器进行读写操作时,OPC客户程序操作后立刻返回,不用等待OPC服务器的操作,可以进行其他操作。当OPC服务器完成操作后再通知OPC客户程序。因此相对于同步通讯,异步通讯的效率更高,适用于多客户访问同一OPC服务器和大量数据的场合。由于OPC技术的采用,解决了设备驱动程序开发中的异构问题。使得可以以更简单的系统结构、更长的寿命、更低的价格解决工业控制成为可能。同时现场设备与系统的连接也更加简单、灵活、方便。因此OPC技术在国内的工业控制领域得到了广泛的应用,主要应用领域如下:①数据采集技术：OPC技术通常在数据采集软件中广泛应用。现在众多硬件厂商提供的产品均带有标准的OPC接口,OPC实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写,可以编制符合标准OPC接口的客户端应用软件完成数据的采集任务；②历史数据访问：OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以及对其操作、编辑的方法；③报警和事件处理：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客户发送通知的一种机制,通过使用OPC技术,能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件并给予相应的处理；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的技术,它是系统长期稳定工作的保障。OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余,而且具有较好的开放性和可互操作性；⑤远程数据访问：借助Microsoft 的DCOM(分散式组件对象模型)技术,OPC实现了高性能的远程数据访问能力,从而使得工业控制软件之间的数据交换更加方便。
基于COM技术的OPC技术规范在短短几年内获得极大的发展，OPC作为一项逐渐成型的技术已得到国内外厂商的高度重视,具备OPC接口己经成为工控厂家提高产品市场竞争力的一个先进技术手段，许多公司都在原来产品的基础上增加了对OPC的支持，这使开发基于OPC的监控系统具有广阔的应用基础。由于统一了数据访问的接口,使控制系统进一步走向开放,实现信息的集成和共享,用户能够得到更多的方便。OPC技术改变了原有的控制系统模式,给国内系统生产厂商提出了一个发展的机遇和挑战,符合OPC规范的软、硬件也已被广泛应用,给工业自动化领域带来了勃勃生机。
【关键词】OPC;技术规范;应用
【中图分类号】TP311【文献标识码】A【文章编号】1005-1074(2009)05-0236-01
OPC全称是OLE for Process Control，它出现为基于Windows应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。过去，存取现场设备数据信息，每一个应用软件开发商都需要编写专用接口函数。现场设备种类繁多，且产品不断升级，往往给用户和软件开发商带来了巨大工作负担。通常这样能满足工作实际需要，系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性即插即用设备驱动程序。这种情况下，OPC标准应运而生。OPC标准以微软公司OLE技术为基础，它制定是提供一套标准OLE/COM接口完成，OPC技术中使用是OLE2技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。
COM是Component Object Model缩写，是所有OLE机制基础。COM是一种实现与编程语言无关对象而制定标准，该标准将Windows下对象定义为独立单元，可不受程序限制访问这些单元。这种标准可以使两个应用程序对象化接口通讯，而不需要知道对方是如何创建。例如，用户可以使用C++语言创建一个Windows对象，它支持一个接口，该接口，用户可以访问该对象提供各种功能，用户可以使用Visual Basic，C，Pascal，Smalltalk或其它语言编写对象访问程序。Windows NT4.0操作系统下，COM规范扩展到可访问本机以外其它对象，一个应用程序所使用对象可分布网络上，COM这个扩展被称为DCOM（Distributed COM）。
DCOM技术和OPC标准，完全可以创建一个开放、可互操作控制系统软件。OPC采用客户/服务器模式，把开发访问接口任务放硬件生产厂家或第三方厂家，以OPC服务器形式提供给用户，解决了软、硬件厂商矛盾，完成了系统集成，提高了系统开放性和可互操作性。
OPC服务器通常支持两种类型访问接口，它们分别为不同编程语言环境提供访问机制。这两种接口是：自动化接口（Automation interface）；自定义接口（Custom interface）。（见图1）自动化接口通常是为基于脚本编程语言而定义标准接口，可以使用VisualBasic、Delphi、PowerBuilder等编程语言开发OPC服务器客户应用。而自定义接口是专门为C++等高级编程语言而制定标准接口。OPC现已成为工业界系统互联缺省方案，为工业监控编程带来了便利，用户不用为通讯协议难题而苦恼。任何一家自动化软件解决方案提供者，它不能全方位支持OPC，则必将被历史所淘汰。
OPC 规范规定了两种通讯方式:同步通讯方式和异步通讯方式。同步通讯时,OPC客户程序对OPC服务器进行读写操作时,OPC客户程序必须等到OPC服务器对应的操作全部完成以后才能返回,在此期间OPC客户程序一直处于等待状态。因此在同步通讯时,如果有大量数据进行操作或者有大量OPC客户程序对OPC服务器进行读写操作,必然造成OPC客户程序的阻塞现象。因此同步通讯适用于OPC客户较少,数据量较小时的场合。
异步通讯时,OPC客户程序对服务器进行读写操作时,OPC客户程序操作后立刻返回,不用等待OPC服务器的操作,可以进行其他操作。当OPC服务器完成操作后再通知OPC客户程序。因此相对于同步通讯,异步通讯的效率更高,适用于多客户访问同一OPC服务器和大量数据的场合。由于OPC技术的采用,解决了设备驱动程序开发中的异构问题。使得可以以更简单的系统结构、更长的寿命、更低的价格解决工业控制成为可能。同时现场设备与系统的连接也更加简单、灵活、方便。因此OPC技术在国内的工业控制领域得到了广泛的应用,主要应用领域如下:①数据采集技术：OPC技术通常在数据采集软件中广泛应用。现在众多硬件厂商提供的产品均带有标准的OPC接口,OPC实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写,可以编制符合标准OPC接口的客户端应用软件完成数据的采集任务；②历史数据访问：OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以及对其操作、编辑的方法；③报警和事件处理：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客户发送通知的一种机制,通过使用OPC技术,能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件并给予相应的处理；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的技术,它是系统长期稳定工作的保障。OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余,而且具有较好的开放性和可互操作性；⑤远程数据访问：借助Microsoft 的DCOM(分散式组件对象模型)技术,OPC实现了高性能的远程数据访问能力,从而使得工业控制软件之间的数据交换更加方便。
基于COM技术的OPC技术规范在短短几年内获得极大的发展，OPC作为一项逐渐成型的技术已得到国内外厂商的高度重视,具备OPC接口己经成为工控厂家提高产品市场竞争力的一个先进技术手段，许多公司都在原来产品的基础上增加了对OPC的支持，这使开发基于OPC的监控系统具有广阔的应用基础。由于统一了数据访问的接口,使控制系统进一步走向开放,实现信息的集成和共享,用户能够得到更多的方便。OPC技术改变了原有的控制系统模式,给国内系统生产厂商提出了一个发展的机遇和挑战,符合OPC规范的软、硬件也已被广泛应用,给工业自动化领域带来了勃勃生机。