OPC数据采集系统的设计与实现

CN4321258/TP ISSN10072130X 计算机工程与科学COMPU TER EN GIN EERIN G&SCIENCE2007年第29卷第6期　　Vol129,No16,2007　文章编号:10072130X(2007)0620124204基于WinCE的O PC数据采集系统设计与实现3 Design and Implementatio n of aWinCE2Based O PC Data Collecting System尤　枫,邵俊军,赵恒永YOU Feng,SHAO Jun2jun,ZHAO H eng2yong(北京化工大学信息科学与技术学院,北京100029)(School of Inform ation Science and T echnology,B eijing U niversity of Chemical T echnology,B eijing100029,China)摘　要:本文分析了现阶段OPC数据采集方法在工业控制中存在的问题,并根据WinCE系统和OPC技术的特点提出并实现了基于WinCE的嵌入式OPC数据采集方案。

该方案是工业数据采集的一种新的实现方法,具有很好的应用前景。

Abstract:According to the characteristics of WinCE and OPC,a WinCE2based OPC data collection method is proposed after analyzing the problems existing in the current industrial control.It is a new way of data collection,and has a great ap2 plication prospect.关键词:OPC;WinCE;数据采集;嵌入式系统K ey w ords:OPC;WinCE;data collecting;embedded system中图分类号:TP311文献标识码:A1　引言OPC(OL E for Process Control,简称OPC)是OPC基金会制定的一套过程控制软件的互操作性规范,它的出现极大地提高了工业现场过程控制系统和企业上层应用系统之间的互操作性,使工业控制朝着标准化、统一化的方向发展。

• 110•利用O P C 通讯技术，将P L C 、WINCC 、MATLAB 三者通过固定协议建立通讯，建立电机控制虚拟仿真实验系统，搭建运动控制系统虚实结合的虚拟仿真实验环境。

论文从虚拟实验室建设的实际需求出发，介绍了系统地整体架构，详细阐述了虚实结合的关键技术实现，并进行了仿真验证。

1 引言新一代信息技术的快速发展，促进了基于网络共享的虚拟现实技术的广泛应用，并在教育领域掀起热潮，为教育手段尤其是实验教学手段更新注入新的活力。

2013年，教育部启动国家级虚拟仿真实验教学中心建设，又于2017年决定未来4年认定1000项左右示范性虚拟仿真实验教学项目（李佐军，地方高校虚拟仿真实验教学中心的建设[J].教书育人(高教论坛)，2017(4)），并已批准300个国家级虚拟仿真实验教学中心（逯明宇，王敏，“新一代虚拟现实+高等教育”生态圈的构建[J].高教发展与评估，2018，34(05)：38-44+120-121）。

随着2018年新工科教学改革战略的提出，持续推进现代化信息技术与教育教学深度融合，建设虚拟仿真教学实验环境，开发丰富的虚拟仿真实验项目已经成为高校教育改革的热点。

目前各大高校在电气工程领域里，西安交通大学进行了网络化动态测试虚拟仪器实验室设计与开发（王娜，徐光华，侯成刚，网络化动态测试虚拟仪器实验室设计与开发[J].实验技术与管理，2004(05)：47-51）；湖南大学进行了矿业工程“一横一纵”虚拟仿真实验教学体系建设与实践探索（赵伏军，王海桥，叶洲元，矿业工程"一横一纵"虚拟仿真实验教学体系建设与实践探索[J].当代教育理论与实践，2017(5)）；哈尔滨工程大学进行了电力拖动控制系统课程教学改革与实践，其中理论教学采用了多媒体及仿真技术辅助教学，实验教学采用了虚拟仿真实验（张敬南，彭辉，电力拖动控制系统课程教学改革与实践[J].实验室研究与探索，2014，33(9)：236-239）。

基于OPC的实时数据获取技术1 引言组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据，对数据进行必要的处理后，一方面以图形方式直观地显示在计算机屏幕上，另一方面按照组态要求和操作人员的指令将控制数据送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数[1,2]。

目前，企业办公自动化已经基本普及，Windows操作平台以及微软的COM/DCOM/OLE 技术已成为应用软件之间通信的事实上的标准。

在生产控制领域，DCS、SCADA、PLC等技术已经成熟，各种现场总线标准正在迅速推广。

但是，管控一体化存在一个严重的制约因素，即现场设备与应用软件之间难以实现开放的、无缝隙的连接。

在生产现场，存在着大量控制器和现场数字设备，这些设备来自不同的制造商，遵从不同的通讯标准，只能组成各自的控制系统，与特定的应用软件通讯。

虽然某些网络之间可通过协议转换实现互联，但并不具有普遍性。

传统的过程控制系统中，为使每一个应用程序与设备交换信息，必须为每个设备提供相应的驱动程序，在数据源与客户程序之间分别建立一对一的驱动连接，如图1所示。

图1 传统的应用软件与数据源接口方式由于设备多样性和驱动程序不兼容性，这种方式存在以下缺陷:(1) 应用程序开发者必须花费大量精力开发各种设备的驱动接口，计算机硬件厂家要为不同的应用软件编写不同的驱动程序，这种程序可复用程度低，不符合软件工程的发展趋势，典型的高级语言软件开发过程约有25~30%的时间用于编写这类接口，使开发时间和费用大大增加;(2) 设备不具有互操作性，使用中硬件的升级、变更和增加都可能造成驱动程序的变化，从而在维护过程中引起二次投资;(3) 由于每一驱动软件有各自的驱动程序，当多个应用软件读取同一数据源时，经常生冲突;(4) 设备厂商虽然可能提供驱动程序，但与用户开发应用软件往往不一致，限制了用户对软件和设备的自由选择。

可见，在现场设备与应用软件之间提供标准的接口，实现开放的、无缝隙的连接，是顺利推进企业管控一体化的关键。

合肥工业大学硕士学位论文OPC技术实现及应用姓名：汪辉申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：陶维青2003.2.1旦旦竺丝查生些丝生旦Ｉ圣ｌ３一Ｉ添加ＡＴＬ支持选择“是（ｙ）”按钮，关闭弹出的对话框，将在工程中加入ＡＴＬ支持的相关代码，这些相关代码包括了ＣＯＭ库初始化的功能。

３．３．２创建ＣＯＭ服务器然后，在需要创建ＯＰＣ服务器的地方加入如下代码：ＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ木ＰＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ２ＮＵＬＬ：ＨＲＥＳＵＬＴｈｒ＝ＣｏＣｒｅａｔｅＩｎｓｔａｎｃｅ（ＣＬＳＩＤ—ＳＩＭＡＴＩＣＯＰＣＳｅｒｖｅｒ，ＮＵＬＬ，ＣＬＳＣＸ—ＬＯＣＡＬ—ＳＥＲＶＥＲ，ＩＩＤＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ，（ｖｏｉｄ￥｝）＆ｐＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ）：其中ＣＬＳＩＤ—ＳＩＭＡＴＩＣＯＰＣＳｅｒｖｅｒ是所要创建的ＯＰＣ服务器的ＣＬＳ【Ｄ号，可从ＯＰＣ服务器供应商相关文献中查到。

ＣＬＳＣＸ—ＬＯＣＡＬ—ＳＥＲＶＥＲ表示创建本地进程外服务器。

ＩＩＤ－ＩＯＰＣＳｅｒｙｅｒ是ＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ接口的接口ＩＤ号ＰＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ是ＯＰＣＳｅｒｖｅｒ对象的ＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ接口指针。

同时在源文件得头部用“＃Ｉｎｃｌｕｄｅ”包括服务器输出的＃＃．ｈ文件和＃＃ｉ．ｈ文件，其中＃＃为服务器工程名。

＃ｉｎｃｌｕｄｅ”服务器路径＼＃＃．ｈ’＃ｉｎｅｌｕｄｅ”服务器路径＼＃＃＿ｉ．Ｃ”３．３．３添加Ｇｒｏｕｐ首先在服务器里使用ＯＰＣＳｅｒｖｅｒ对象ＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ接口的ＡｄｄＧｒｏｕｐ函数创建…个ｇｒｏｕｐ，ＡｄｄＧｒｏｕｐ函数返回ＯＰＣＧｏｕｐ对象的ＩＯＰＣＩｔｅｍＭｇｔ接口，该接口提供了增加，删除和控制一个组内的Ｉｔｅｍ的功能。

ＡｄｄＧｒｏｕＰ函数定义如下：ＨＲＥＳＵＬＴＡｄｄＧｒｏｕＰ（ｎ，ｓｔｒｉｎｇ］ＬＰＣＷＳＴＲｓｚＮａｍｅ，ｎ］ＢＯＯＬｂＡｃｔｉｖｅ，ｎ］ＤＷＯＲＤｄｗＲｅｑｕｅｓｔｅｄＵｐｄａｔｅＲａｔｅ，［ｉｎ］ＯＰＣＨＡＮＤＬＥｈＣｌｉｅｎｔＧｒｏｕｐ，［ｕｎｉｑｕｅ，ｉｎ］ＬＯＮＧ＊ｐＴｉｍｅＢｉａｓ，２２ＩＯＰＣＳｅｒｖｅｒ的ＲｅｍｏｖｅＧｒｏｕＰ函数删除Ｇｒｏｕｐ，释放ＩＯＰＣＳｅＩ－ｖｅｒ接口，关闭ＯＰＣ服务器。

摘要OPC是微软OLE技术在工业控制领域建立的一套符合工业控制要求的通信接口规范。

基于OPC 规范,控制软件可以高效、稳定地对硬件设备进行数据存取操作,极大地提高了控制系统的互操作性和适应性。

OPC 将现场信号按照统一的标准与控制管理软件无缝连接,将硬件和应用软件有效地分离。

针对当前污水处理控制系统的规模不断扩大、监控设备日益复杂、性能日益提高的状况，传统的监控模式已经制约了污水处理控制系统的发展。

为此构建了一种于0PC技术和CAN现场总线技术的分布式污水处理控制系统体系结构。

实现现场设备和监控软件的无缝集成。

结合着活性污泥法污水处理工艺流程，说明了监控系统的硬件基本结构。

给出了采用VB6.0开发了0PC客户应用软件的标准0PC接口的程序。

在实际应用中该方法取得良好的效果。

关键词: OPC(OLE for Process Control)；工业控制；通信接口ABSTRACTOPC is a set of communication interface norms which are established on the basis of Microsoft OLE technology in the industrial control field and which accord with the requirements of industrial control. According to the OPC norm , cont rol2software can efficiently and stably carry on a data access operation to the hard2 ware equipment and greatly improve the mutual operability and adaptability of the cont rol2system. The OPC technique connect s the spot signal to the cont rol2management software according to the uniform standards ,and also effectively separates the hardware from the internet application software. Aim at the condition that control scale is extending continuously，equipments become complicated and its function raise increasingly in the process of sewage disposed monitor system，traditionary monitor mode have restricted the development of sewage disposed monitor system．A distributed system structure of sewage disposed monitor system based on 0PC technology and CAN—Field Bus technology was constituted．Seamless integration between 10caIe equipment and monitor software was carried out．The hardware structure of the monitor system was introduced associated with the sewage disposed craft．The program developed by VB6.0 of the 0PC interface of 0PC client application software was provided．The experimental result shows satisfactory feasibility of the method．Keywords: OPC(OLE for Process Control); industrial control; communication interface目录前言第一章 OPC简介 (1)1. OPC摘要 (5)第二章使用visual basic开发OPC应用程序 (5)1 建立一个visual basic 工程 (9)2 建立一个OPC对象 (9)2.1 变量声明 (10)2.2 连接OPC服务器和建立OPC组 (11)2.3 添加OPC标签 (11)2.4 断开OPC服务器 (12)3 同步数据读写 (12)3.1 窗体设计 (12)3.2 命令按钮的事件处理 (12)3.3 同步数据读取 (13)3.4 同步数据写入 (13)3.5 运行结果 (14)第三章使用Visual Basic开发OPC ActiveX控件 (14)1 建立一个ActiveX控件 (15)1.1 添加控件的属性，方法和事件 (15)1.2 建立属性页 (18)1.3 调试ActiveX控件 (20)1.4 生成ActiveX控件 (24)第四章使用ActiveX控件的OPC应用程序 (24)1 使用EXCEL和VBA的OPC应用程序 (26)2使用VBA建立OPC服务器数据访问程序 (26)第五章 OPC技术在污水处理控制系统中应用 (30)1 控系统结构设计 (33)2 下面是对OPC接口开发程序的介绍。