OPC通訊協(xié)議介紹

1、OPC接口技術(shù)接口技術(shù)談?dòng)⒆藮|南大學(xué)自控系工業(yè)自動(dòng)化教研室東南大學(xué)自控系工業(yè)自動(dòng)化教研室 Assessment CommonWhat is the objective of OPC ?On which technology does OPC rely ?What is an OPC Server ?Which are the main OPC specifications ?What are the components of the OPC DA Automation Interface ?How does an automation platform use the OPC interfa

2、ces ?內(nèi)容提要內(nèi)容提要概述概述OPC基本原理基本原理OPC自定義接口自定義接口HMI/SCADAHMI/SCADAData Acquisition工程工程部門部門產(chǎn)品制造產(chǎn)品制造測試質(zhì)管部門測試質(zhì)管部門維護(hù)部門維護(hù)部門Windows NT業(yè)務(wù)部門業(yè)務(wù)部門Internet/EthernetOPCDeviceNetFOUNDATONPROFIBUSEthernetWindows NTOPC數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集PLCNNNN分分布布式式 I/ONNNN數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集 運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制可視監(jiān)控可視監(jiān)控Measurement-Pressure-Temp-Flow-LevelValvesPosition

3、ersPID ControlFieldbusSystemFieldPointSystemPLC SystemOPC ClientOPC ServerOPC ClientOPC ClientOPC ServerOPC ServerHMIExcelInternetSCADAHMISCADANNNNNNNNNNNN為什么需要為什么需要OPCSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverDisplayApplicationTrendApplicationReportApplicationOPC的解決方案的解決方案SoftwareDriv

4、erSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverOPCOPCOPCOPCDisplayApplicationTrendApplicationReportApplicationOPCOPCOPC概述概述OLEOLE for Process Control for Process Control(Object linking and embedding)(Object linking and embedding) now: Open Process Control Openess Productivity and Conectivity Openess Pr

5、oductivity and Conectivity OPCOPC（用于過程控制的（用于過程控制的OLEOLE）是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。）是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。OPCOPC由一些世界上占領(lǐng)先地位的自動(dòng)化系統(tǒng)和硬件、由一些世界上占領(lǐng)先地位的自動(dòng)化系統(tǒng)和硬件、軟件公司與微軟（軟件公司與微軟（MicrosoftMicrosoft）緊密合作而建立的。）緊密合作而建立的。OPCOPC定義了應(yīng)用定義了應(yīng)用MicrosoftMicrosoft操作系統(tǒng)在基于操作系統(tǒng)在基于PC PC 的客的客戶機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。戶機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。管理這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的國際組織是管理這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的國際組織是OPCOPC基金會(huì)

6、?；饡?huì)。 OPC的宗旨的宗旨OPC的宗旨是在的宗旨是在Microsoft COM、DCOM和和Active X技術(shù)的功能規(guī)程基礎(chǔ)技術(shù)的功能規(guī)程基礎(chǔ)上開發(fā)一個(gè)開放的和互操作的接口標(biāo)準(zhǔn)。上開發(fā)一個(gè)開放的和互操作的接口標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是促使自動(dòng)化這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是促使自動(dòng)化/控制應(yīng)用、控制應(yīng)用、現(xiàn)場系統(tǒng)現(xiàn)場系統(tǒng)/設(shè)備和商業(yè)設(shè)備和商業(yè)/辦公室應(yīng)用之間辦公室應(yīng)用之間具有更強(qiáng)大的互操作能力。具有更強(qiáng)大的互操作能力。 Before OPCABB PLCsTlmcanique PLCsSiemens PLCsMasterBusMMS driverXWAY driverProfinetdrivervisua

7、lizationhistorydata baseWith OPC: ABB Operator Workplace ConnectionABB AC800MTlmcanique TSXSiemens S7AC800MOPC serverSchneiderOPC serverSiemensOPC serverOperatorITapplication software is written independently from the type of controllerHistorian(Information Manager)MMSXWAYProfiNetthe drivers still e

8、xist,but the clients do notsee them anymoreOPC技術(shù)基礎(chǔ)技術(shù)基礎(chǔ)OPC技術(shù)基于微軟的技術(shù)基于微軟的OLE (現(xiàn)在的現(xiàn)在的Active X)、COM (部件對(duì)象模型部件對(duì)象模型)和和DCOM (分布式部件分布式部件對(duì)象模型對(duì)象模型)技術(shù)。技術(shù)。OPC包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，用于過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。用于過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。 Active X/COM技術(shù)定義各種不同的軟件部件技術(shù)定義各種不同的軟件部件如何交互使用和分享數(shù)據(jù)。如何交互使用和分享數(shù)據(jù)。不論過程中采用什么軟件或設(shè)備，不論過程中采用什

9、么軟件或設(shè)備，OPC為多種為多種多樣的過程控制設(shè)備之間進(jìn)行通信提供了公用多樣的過程控制設(shè)備之間進(jìn)行通信提供了公用的接口。的接口。OPC技術(shù)基礎(chǔ)構(gòu)成技術(shù)基礎(chǔ)構(gòu)成Transport(TCP-IP, UDP, Queued)(Distributed) Component Object Model(COM / DCOM)Object Linking and Embedding (OLE)EthernetOLE for ProcessControl (OPC)only betweennodesOPC基金會(huì)基金會(huì)管理管理OPC標(biāo)準(zhǔn)的組織是標(biāo)準(zhǔn)的組織是OPC基金會(huì)。其基金會(huì)。其前身由一個(gè)前身由一個(gè)Fishe

10、r-Rosemount、Rockwell Software、Siemens、Opto22、Intellution和和Intuitive Technology等著名大公司組成專門的工等著名大公司組成專門的工作組，僅僅用了短短的一年時(shí)間便開發(fā)作組，僅僅用了短短的一年時(shí)間便開發(fā)出一個(gè)基本的可運(yùn)行的出一個(gè)基本的可運(yùn)行的OPC技術(shù)規(guī)范。技術(shù)規(guī)范。在在1996年年8月發(fā)布了簡化的、一步到位月發(fā)布了簡化的、一步到位的解決方案。的解決方案。 OPC基金會(huì)基金會(huì)OPC基金會(huì)的工作比其他許多標(biāo)準(zhǔn)化集團(tuán)能夠基金會(huì)的工作比其他許多標(biāo)準(zhǔn)化集團(tuán)能夠更高速運(yùn)轉(zhuǎn)。原因十分簡單，只是由于更高速運(yùn)轉(zhuǎn)。原因十分簡單，只是由于OPC

11、是是建立在已普遍使用的建立在已普遍使用的Mricrosoft標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上。標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上。而其他標(biāo)準(zhǔn)化集團(tuán)必經(jīng)完全從最基本開始定義而其他標(biāo)準(zhǔn)化集團(tuán)必經(jīng)完全從最基本開始定義標(biāo)準(zhǔn)，因此在其工作范圍內(nèi)達(dá)成一致的意見往標(biāo)準(zhǔn)，因此在其工作范圍內(nèi)達(dá)成一致的意見往往是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，自然其工作效率是不能和往是費(fèi)時(shí)費(fèi)力，自然其工作效率是不能和OPC基金會(huì)比擬的。基金會(huì)比擬的。 Micosoft是是OPC基金會(huì)的一個(gè)成員，已給予基金會(huì)的一個(gè)成員，已給予OPC基金會(huì)強(qiáng)有力的支持。但基金會(huì)強(qiáng)有力的支持。但Microsoft在在OPC中的作用主要在于其強(qiáng)大的后援支持，而中的作用主要在于其強(qiáng)大的后援支持，而讓具有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的成

12、員公司指導(dǎo)讓具有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的成員公司指導(dǎo)OPC基基金會(huì)的工作。金會(huì)的工作。OPC基金會(huì)組織結(jié)構(gòu)基金會(huì)組織結(jié)構(gòu) OPC中國基金會(huì)中國基金會(huì)OPC中國基金會(huì)的宗旨是在中國推廣中國基金會(huì)的宗旨是在中國推廣OPC，以，以消除中國與其它發(fā)達(dá)國家的信息差距。消除中國與其它發(fā)達(dá)國家的信息差距。通過定期召開中國基金會(huì)會(huì)員大會(huì)、制定相應(yīng)通過定期召開中國基金會(huì)會(huì)員大會(huì)、制定相應(yīng)的規(guī)章制度，同時(shí)針對(duì)中國市場建立相應(yīng)的市的規(guī)章制度，同時(shí)針對(duì)中國市場建立相應(yīng)的市場營銷體系，提供培訓(xùn)、信息以及展會(huì)的組織，場營銷體系，提供培訓(xùn)、信息以及展會(huì)的組織，以進(jìn)一步加強(qiáng)各會(huì)員的利益，以本地化的形式以進(jìn)一步加強(qiáng)各會(huì)員的利益，以本地

13、化的形式加強(qiáng)與加強(qiáng)與OPC基金會(huì)的聯(lián)系。基金會(huì)的聯(lián)系。/OPC 特性特性任何客戶機(jī)都可以與服務(wù)器連接任何客戶機(jī)都可以與服務(wù)器連接即插即用的互操作性即插即用的互操作性是其目標(biāo)是其目標(biāo)該標(biāo)準(zhǔn)已被該標(biāo)準(zhǔn)已被公開公開并出版并出版 OPC 基金會(huì)基金會(huì)是管理此工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的組織是管理此工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的組織 靈活性靈活性 接納所有類型的客戶機(jī)及服務(wù)器接納所有類型的客戶機(jī)及服務(wù)器 高效性高效性 優(yōu)化快速傳輸數(shù)據(jù)優(yōu)化快速傳輸數(shù)據(jù) 可以支持所有編程語言可以支持所有編程語言 C, C+, VB, Java, HTML, DHTML 可利用可利用Internet OPC as a

14、hubsource: Siemens WinCCOPC connection to databasesTools allow to build an OPC DA interface to any ODBC - equipped database.The database internal structure (exposed through queries) is reflected as a hierarchy of OPC items. This allows to give a unified access to simple items. application(OPC client

15、)OPC serverDBODBCOPC for internal communication: AIP as exampleAIPaspectsAC800MOPC serverSchneiderOPC serverSiemensOPC serverAssetOptimizerEnterpriseHistorianaspectsOPC clientOPC serveraspect directoryOPCconnectionsaspectsaspectsOPC Connection to ERPDirect and Fieldbus access(local)OPC serverclient

16、application(OPC client)fieldbus(local)OPC serverFB ManagerfieldbusPLCFB agentfieldbusPLCFB agentdirect connectionfieldbus connectioncan also be a point-to-point linkclient application(OPC client)proprietary protocolThe OPC server is runningall the time, as soon as atleast one client is presentI/O de

17、vicesclients and servers run as parallel processesAccessing a server in another nodeTCP/IPstubDCOMTCP/IPOPC serverDCOMTCP/IPOPCserverDCOMFB Manager fieldbusDCOMclient application(OPC client)Limitation:does not work over firewalls.Solution: OPC XML (see later)COM/DCOM across multiple nodesOPC serverf

18、or BrandYapplication 1(OPC client)Fieldbus YFieldbusXdriversOPC serverfor BrandXOPC serverfor simulationpanelapplication 2(OPC client)OPC serverfor BrandZTCP/IPTCP/IPinput / output to plantEthernetapp3node 1connectivity nodeOPC基本原理基本原理通用通用OPC結(jié)構(gòu)及組成結(jié)構(gòu)及組成對(duì)象及接口概述對(duì)象及接口概述必需的接口定義必需的接口定義可選的接口定義可選的接口定義服務(wù)器地址空

19、間及配置服務(wù)器地址空間及配置時(shí)間同步與順序發(fā)送機(jī)制時(shí)間同步與順序發(fā)送機(jī)制永久存儲(chǔ)機(jī)制永久存儲(chǔ)機(jī)制EnumOPC對(duì)象屬性條目對(duì)象屬性條目通用通用OPC結(jié)構(gòu)及組成結(jié)構(gòu)及組成OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范數(shù)據(jù)訪問規(guī)范OPC報(bào)警和事件規(guī)范報(bào)警和事件規(guī)范OPC數(shù)據(jù)交換規(guī)范數(shù)據(jù)交換規(guī)范OPC歷史數(shù)據(jù)訪問規(guī)范歷史數(shù)據(jù)訪問規(guī)范OPC批處理規(guī)范批處理規(guī)范OPC安全性規(guī)范安全性規(guī)范OPC XML規(guī)范規(guī)范OPC標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展歷史標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 版本版本 內(nèi)容內(nèi)容Data Access 3.0,2.0,1.0數(shù)據(jù)訪問規(guī)范Alarms and Events 1.10,1.00報(bào)警和事件規(guī)范Historical Data Acc

20、ess 1.0歷史數(shù)據(jù)存取規(guī)范Batch 2.0,1.0 批量過程規(guī)范Security 1.0 安全性規(guī)范Compliance 2.00.2 數(shù)據(jù)訪問標(biāo)準(zhǔn)的測試工具OPC XML 1.00,0.18 過程數(shù)據(jù)的XML規(guī)范OPC eXchange 1.0 數(shù)據(jù)交換規(guī)范OPC Commands 正在開發(fā) 命令規(guī)范OPC Common I/O 正在開發(fā) 公共I/O規(guī)范OPC Complex Data 正在開發(fā)復(fù)雜數(shù)據(jù)規(guī)范 OPCData AccessOPCAlarms & EventsOPCHDAhistory data baseOPCBatchbatchsystemOPCDXOPCUAUn

21、ified Architecture規(guī)范OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范數(shù)據(jù)訪問規(guī)范OPC DA 的適用領(lǐng)域的適用領(lǐng)域底層傳感器往往使用專用接口和協(xié)議Device Specific I/O ControlData MonitorSub-SystemOPCOPC (通過DCOM)可以使用在各個(gè)子系統(tǒng)與管理終端之間OPC處于數(shù)據(jù)監(jiān)視應(yīng)用程序和專用的IO驅(qū)動(dòng)軟件之間OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范特點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問規(guī)范特點(diǎn)基于基于COM 技術(shù)技術(shù)技術(shù)技術(shù)靈活支持多類應(yīng)用程序靈活支持多類應(yīng)用程序支持多類應(yīng)用支持多類應(yīng)用高效與可擴(kuò)展性支持大型應(yīng)用程序高效與可擴(kuò)展性支持大型應(yīng)用程序支支高性能支持網(wǎng)絡(luò)操作高性能支持網(wǎng)絡(luò)操作支持網(wǎng)絡(luò)操作支持網(wǎng)

22、絡(luò)操作易于理解易于理解易于理解易于理解被廣泛接受被廣泛接受被廣泛接受被廣泛接受OPC DA 能提供那類數(shù)據(jù)？能提供那類數(shù)據(jù)？傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)：溫度、壓力和流量控制參數(shù)控制參數(shù)：打開、關(guān)閉、運(yùn)行和停如狀態(tài)信息狀態(tài)信息狀態(tài)信息硬件連接狀態(tài)硬件連接狀態(tài)軟件和子系統(tǒng)的狀態(tài)軟件和子系統(tǒng)的狀態(tài)總之， OPC DA 可以提供任何類型數(shù)據(jù)OPC DA每個(gè)OPC DA 服務(wù)器是一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象服一對(duì)OPC DA 服務(wù)器提供了到現(xiàn)場數(shù)據(jù)源的服務(wù)供一個(gè)窗口窗口”數(shù)據(jù)通過對(duì)應(yīng)的Tag 訪問 (Tag 的定義由生產(chǎn)商和硬件有關(guān)生產(chǎn)商有關(guān))數(shù)據(jù)可以周期性輪詢或單次讀寫數(shù)據(jù)可以周期性輪詢或單次讀寫OPC報(bào)警

23、和事件規(guī)范報(bào)警和事件規(guī)范OPC AEOPC提供了提供了OPC服務(wù)器發(fā)生異常時(shí)，以服務(wù)器發(fā)生異常時(shí)，以及及OPC服務(wù)器設(shè)定事件到來時(shí)向服務(wù)器設(shè)定事件到來時(shí)向OPC客客戶發(fā)送通知的一種機(jī)制，通過使用戶發(fā)送通知的一種機(jī)制，通過使用OPC技術(shù)，能夠更好的捕捉控制過程中的各技術(shù)，能夠更好的捕捉控制過程中的各種報(bào)警和事件并給予相應(yīng)的處理。種報(bào)警和事件并給予相應(yīng)的處理。OPC歷史數(shù)據(jù)訪問規(guī)范歷史數(shù)據(jù)訪問規(guī)范OPC提供了讀取存儲(chǔ)在過程數(shù)據(jù)存檔文提供了讀取存儲(chǔ)在過程數(shù)據(jù)存檔文件、數(shù)據(jù)庫或遠(yuǎn)程終端設(shè)備中的歷史數(shù)件、數(shù)據(jù)庫或遠(yuǎn)程終端設(shè)備中的歷史數(shù)據(jù)以及對(duì)其操作、編輯的方法。據(jù)以及對(duì)其操作、編輯的方法。HDA for

24、 Historical Data Access.OPC數(shù)據(jù)交換規(guī)范數(shù)據(jù)交換規(guī)范什么是OPC DX? OPC DX?將確定穿過以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行服務(wù)器到服務(wù)器的通信遠(yuǎn)程組態(tài)配置和管理服務(wù)遠(yuǎn)程組態(tài)配置和管理服務(wù)延伸OPC DA 標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)OPC DX 將不影響現(xiàn)有的現(xiàn)場總線規(guī)將范范OPC數(shù)據(jù)交換規(guī)范數(shù)據(jù)交換規(guī)范誰需要OPC DX? OPC DX?自動(dòng)化用戶自動(dòng)化用戶希望有一套開放性的標(biāo)準(zhǔn)有以把各家以太網(wǎng)上的設(shè)備和控制器的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換并予以集成。并予以集成。自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商自動(dòng)化設(shè)備供應(yīng)商期望提供符合開放性工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，使之能互操作以及進(jìn)行數(shù)據(jù)交換使之能互操作以及進(jìn)行數(shù)據(jù)OPC DX 應(yīng)用OP

25、C批處理規(guī)范批處理規(guī)范OPC Batch 的目的是使異構(gòu)計(jì)算環(huán)境下的目的是使異構(gòu)計(jì)算環(huán)境下不同的生產(chǎn)控制方案等有效地協(xié)同工作不同的生產(chǎn)控制方案等有效地協(xié)同工作.一個(gè)批處理服務(wù)器可以從其他一個(gè)批處理服務(wù)器可以從其他OPC數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器或?qū)Ｓ玫呐幚磉^程控制軟訪問服務(wù)器或?qū)Ｓ玫呐幚磉^程控制軟件獲得數(shù)據(jù)件獲得數(shù)據(jù).OPC Batch Based on: IEC 61512-1 Batch Control Part 1: Models and Terminology (ANSI/ISA S88.01 1995) ISA-dS88.02-2000 draft 17 of May 2000 Allows to access: equipment capabilities, current operating conditions, historical contents recipe c