OPC通信在PLC中的應(yīng)用

1、OPC是什么？OPC全稱是OLEforProcessControl,它的出現(xiàn)為基于Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁。在過去，為了存取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，每一個應(yīng)用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)。由于現(xiàn)場設(shè)備的種類繁多，且產(chǎn)品的不斷升級，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負擔。通常這樣也不能滿足工作的實際需要，系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動程序。在這種情況下，OPC標準應(yīng)運而生。OPC標準以微軟公司的OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，它的制定是通過提供一套標準的OLE/COM接口完成的，在OPC技術(shù)中使用的是OLE2技術(shù)，OL

2、E標準允許多臺微機之間交換文檔、圖形等對象。COM是ComponentObjectModel的縮寫，是所有OLE機制的基礎(chǔ)。COM是一種為了實現(xiàn)與編程語言無關(guān)的對象而制定的標準，該標準將Windows下的對象定義為獨立單元，可不受程序限制地訪問這些單元。這種標準可以使兩個應(yīng)用程序通過對象化接口通訊，而不需要知道對方是如何創(chuàng)建的。例如，用戶可以使用C+語言創(chuàng)建一個Windows對象，它支持一個接口，通過該接口，用戶可以訪問該對象提供的各種功能,用戶可以使用VisualBasic，C，Pascal，Smalltalk或其它語言編寫對象訪問程序。在WindowsNT4.0操作系統(tǒng)下，COM規(guī)范擴展到

3、可訪問本機以外的其它對象，一個應(yīng)用程序所使用的對象可分布在網(wǎng)絡(luò)上，COM的這個擴展被稱為DCOM(DistributedCOM)。通過DCOM技術(shù)和OPC標準，完全可以創(chuàng)建一個開放的、可互操作的控制系統(tǒng)軟件。OPC采用客戶/服務(wù)器模式,把開發(fā)訪問接口的任務(wù)放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以O(shè)PC服務(wù)器的形式提供給用戶，解決了軟、硬件廠商的矛盾，完成了系統(tǒng)的集成，提高了系統(tǒng)的開放性和可互操作性。OPC服務(wù)器通常支持兩種類型的訪問接口，它們分別為不同的編程語言環(huán)境提供訪問機制。這兩種接口是：自動化接口(Automationinterface)；自定義接口(Custominterface)0自動化接口

4、通常是為基于腳本編程語言而定義的標準接口，可以使用VisualBasic、Delphi、PowerBuilder等編程語言開發(fā)OPC服務(wù)器的客戶應(yīng)用。而自定義接口是專門為C+等高級編程語言而制定的標準接口。OPC現(xiàn)已成為工業(yè)界系統(tǒng)互聯(lián)的缺省方案，為工業(yè)監(jiān)控編程帶來了便利，用戶不用為通訊協(xié)議的難題而苦惱。任何一家自動化軟件解決方案的提供者，如果它不能全方位地支持OPC，則必將被歷史所淘汰。1、在控制領(lǐng)域中，系統(tǒng)往往由分散的各子系統(tǒng)構(gòu)成；并且各子系統(tǒng)往往采用不同廠家的設(shè)備和方案。用戶需要，將這些子系統(tǒng)集成，并架構(gòu)統(tǒng)一的實時監(jiān)控系統(tǒng)。2、這樣的實時監(jiān)控系統(tǒng)需要解決分散子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，各子系統(tǒng)需要

5、統(tǒng)一協(xié)調(diào)相應(yīng)控制指令。3、再考慮到實時監(jiān)控系統(tǒng)往往需要升級和調(diào)整。4、就需要各子系統(tǒng)具備統(tǒng)一的開放接口。5、OPC(OLEforProcessControl)規(guī)范正是這一思維的產(chǎn)物。6、OPC基于Microsoft公司的DistributedinterNetApplication(DNA)構(gòu)架和ComponentObjectModel(COM)技術(shù)的，根據(jù)易于擴展性而設(shè)計的。OPC規(guī)范定義了一個工業(yè)標準接口。7、OPC是以O(shè)LE/COM機制作為應(yīng)用程序的通訊標準。OLE/COM是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語言無關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在

6、，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。8、OPC定義了一個開放的接口，在這個接口上，基于PC的軟件組件能交換數(shù)據(jù)。它是基于Windows的OLE對象鏈接和嵌入、COM部件對象模型(ComponentObjectModel）和DCOM分布式COM（DistributedCOM）技術(shù)。因而，OPC為自動化層的典型現(xiàn)場設(shè)備連接工業(yè)應(yīng)用程序和辦公室程序提供了一個理想的方法。OPC應(yīng)用領(lǐng)域1、工控解決方案用戶2、樓控解決方案用戶3、工控解決方案廠商4、樓控解決方案廠商5、工控解決方案集成商6、樓控解決方案集成商7、AllAutomationField

7、sOPC是為了連接數(shù)據(jù)源（OPC服務(wù)器）和數(shù)據(jù)的使用者（OPC應(yīng)用程序）之間的軟件接口標準。數(shù)據(jù)源可以是PLC，DCS，條形碼讀取器等控制設(shè)備。隨控制系統(tǒng)構(gòu)成的不同，作為數(shù)據(jù)源的OPC服務(wù)器即可以是和OPC應(yīng)用程序在同一臺計算機上運行的本地OPC服務(wù)器，也可以是在另外的計算機上運行的遠程OPC服務(wù)器。OPC接口既可以適用于通過網(wǎng)絡(luò)把最下層的控制設(shè)備的原始數(shù)據(jù)提供給作為數(shù)據(jù)的使用者（OPC應(yīng)用程序）的HMI（硬件監(jiān)督接口）/SCADA（監(jiān)督控制與數(shù)據(jù)采集），批處理等自動化程序，以至更上層的歷史數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用程序，也可以適用于應(yīng)用程序和物理設(shè)備的直接連接。所以O(shè)PC接口是適用于很多系統(tǒng)的具有高厚度柔

8、軟性的接口標準。OPC解決了什么？OPC誕生以前，硬件的驅(qū)動器和與其連接的應(yīng)用程序之間的接口并沒有統(tǒng)一的標準。例如，在FA（FactoryAutomation）工廠自動化領(lǐng)域，連接PLC（ProgrammableLogicController）等控制設(shè)備和SCADA/HMI軟件，需要不同的FA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)某調(diào)查結(jié)果，在控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的所需費用中，各種各樣機器的應(yīng)用程序設(shè)計占費用的7成，而開發(fā)機器設(shè)備間的連接接口則占了3成。此外，在PA（ProcessAutomation）過程自動化領(lǐng)域，當希望把分布式控制系統(tǒng)（DCSDistributedControlSystem）中所有的過程數(shù)據(jù)傳送

9、到生產(chǎn)管理系統(tǒng)時，必須按照各個供應(yīng)廠商的各個機種開發(fā)特定的接口，例如，利用C語言DLL（動態(tài)鏈路數(shù)據(jù)庫）連接的DDE（動態(tài)數(shù)據(jù)交換）服務(wù)器或者利用FTP（文件傳送協(xié)定）的文本等設(shè)計應(yīng)用程序。如由4種控制設(shè)備和與其連接的監(jiān)視、趨勢圖以及表報3種應(yīng)用程序所構(gòu)成的系統(tǒng)時，必須花費大量時間去開發(fā)分別對應(yīng)設(shè)備A，B，C，D的監(jiān)視，趨勢圖以及表報應(yīng)用程序的接口軟件共計要用12種驅(qū)動器。同時由于系統(tǒng)中共存各種各樣的驅(qū)動器，也使維護運轉(zhuǎn)環(huán)境的穩(wěn)定性和信賴性更加困難。而OPC是為了不同供應(yīng)廠商的設(shè)備和應(yīng)用程序之間的軟件接口標準化，使其間的數(shù)據(jù)交換更加簡單化的目的而提出的。作為結(jié)果，從而可以向用戶提供不依靠于特定

10、開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境的可以自由組合使用的過程控制軟件組件產(chǎn)品。利用OPC的系統(tǒng)，是由按照應(yīng)用程序（客戶程序）的要求提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)的OPC服務(wù)器，使用OPC服務(wù)器所必需的OPC接口，以及接受服務(wù)的OPC應(yīng)用程序所構(gòu)成。OPC服務(wù)器是按照各個供應(yīng)廠商的硬件所開發(fā)的，使之可以吸收各個供應(yīng)廠商硬件和系統(tǒng)的差異，從而實現(xiàn)不依存于硬件的系統(tǒng)構(gòu)成。同時利用一種叫做Variant的數(shù)據(jù)類型，可以不依存于硬件中固有數(shù)據(jù)類型，按照應(yīng)用程序的要求提供數(shù)據(jù)格式。利用OPC使接口標準化可以不依存于各設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及它的供應(yīng)廠商來選用監(jiān)視，趨勢圖以及表報應(yīng)用程序。OLEObjectLinkingandEmbedding，對象連接與嵌入，簡稱OLE技術(shù)。OLE不僅是桌面應(yīng)用程序集成，而且還定義和實現(xiàn)了一種允許應(yīng)用程序作為軟件“對象”（數(shù)據(jù)集合和操作數(shù)據(jù)的函數(shù)）彼此進行“連接”的機制，這種連接機制和協(xié)議稱為部件對象模型。OLE是在客戶應(yīng)用程序間傳輸和共享信息的一組綜合標準。允許創(chuàng)建帶有指向應(yīng)用程序的鏈接的混合文檔以使用戶修改時不必在應(yīng)用程序間切換的協(xié)議。OLE基于組件對象模型（COM）并允許開發(fā)可在多個應(yīng)用程序間互操作的可復(fù)用即插即用對象。該協(xié)議已廣泛用于商業(yè)上，在商業(yè)中電子表格、字處理程序、財務(wù)軟件包和其他應(yīng)用程序可以通過客戶/服務(wù)器體系