OPC技术在工业自动化控制系统中的应用研究

opc使用举例

以下是一些关于OPC（开放连接性）的使用举例：

1. 工业自动化：在工业自动化系统中，OPC用于实时监控和控制设备、传感器和其他设备。例如，OPC服务器可以将传感器数据发送给监控系统，并且可以通过OPC客户端进行远程控制。

2. 建筑物管理系统：在大型建筑物中，OPC可以用于集成不同供应商的设备和系统，例如空调、照明和安全系统。这使得不同设备之间的通信更加简单，并且可以通过OPC服务器进行集中监控和控制。

3. 能源管理：在能源行业中，OPC可以用于监控和控制电力输送和分配系统。例如，OPC服务器可以收集来自各种电力设备的实时数据，并将其传输给能源管理系统，以便进行分析和优化。

4. 智能家居：在智能家居系统中，OPC可以用于集成不同的家庭设备和系统，例如智能灯泡、智能门锁和智能家电。这使得用户可以通过一个统一的界面来控制和监控所有设备。

5. 食品和饮料生产：在食品和饮料生产行业中，OPC可以用于实时监控和控制生产过程。例如，OPC服务器可以收集传感器和仪器的数据，以确保生产过程中的质量和安全性。

这些只是OPC的一些使用举例，实际上，OPC可以在各种行业和应用中发挥重要作用，通过提供通信和集成性能来改善设备和系统之间的互操作性和效率。

浅谈OPC技术在工业过程控制中的应用

一、opc技术的产生

随着工业生产的不断发展，工业控制软件取得了的长足的进步。然而，由于生产规模的扩大和过程复杂程度的提高，工业控制软件面临着巨大的挑战。在传统的控制系统中，智能设备与控制软件之间的信息共享是通过驱动程序来实现的，不同厂家的设备又使用不同厂家的驱动程序，迫使工业控制软件中包含了越来越来多的底层通信模块。另外由于相对特定应用的驱动程序一般不支持硬件特点的变化，这使工业控制软件的维护带来不便。还有，在同一时刻，两个客户应用一般不能对同一个设备进行数据填写，因为它们有不同的、相互独立的驱动程序，同时对同一设备进行操作，可能会引起存取冲突，甚至导致系统崩溃。opc技术的产生出现很好地解决了这些问题。

二、OPC规范概述

OPC是一个工业标准，它包含一整套接口、属性和方法的标准集，提供给用户过程控制和工业自动化应用。OPC技术的实现由两部分组成：OPC服务器和OPC客户应用部分。OPC服务器的工作就是收集现场设备的数据信息，然后通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户端通过标准的OPC接口接收数据信息。在具体的实现过程中，客户可以根据自己的需求挑选相应的规范使用。

其中数据高访问规范提供给用户访问实时过程数据的方法：报警和事件规范提供了一种由服务器程序将现场的事件或报警通知客户程序的机制：历史数据存取规范用来提供用户存储的过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史以及分析这些历史过程数据的方法。

三、采用OPC规范设计系统的特点

1、采用标准的Windows体系接口,硬件制造商为其设备提供的接口程序的数量减少到一个,软件制造商也仅需要开发一套通讯接口程序。

2、OPC规范以OLE/DCOM为技术基础,而OLE/DCOM支持TCP/IP等网络协议，因此可以将个子系统从物理上分开，分布于网络的不同节点上。

3、OPC按照面向对象的原则，将一个应用程序（OCP服务器）作为一个对象封装起来，只将接口方法暴露在外面，客户以统一的方法去调用，从而保证软件对客户的透明度，使得用户完全从底层的开发中解脱出来。

科技信息　高校理科研究　浅谈ＯＰＣ技术在边程控制巾昀作用　徐州师范大学科文学院　瞿进　［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。本文在介　绍了过程控制的内容和发展后，着重叙述了ＯＰＣ技术产生的背景、原理、框架结构以及在过程控制中的应用。　［关键词］过程控制　ＯＰＣ技术规范　１．绪论　１．１引言　在现实世界中，工业生产向大型化、连续化、集成化和复杂化方向　发展，很多系统极其复杂，具有高度的非线性、强耦合性、不确定性、信息　不完全性和大时滞等特性，并存在苛刻的约束条件，使常规控制无法得　到满意的控制效果，控制理论与控制工程也发生了巨大的变化，由此先　进的工业控制技术也就应运而生。随机、自适应、预测、推理、模糊、神经　网络和鲁棒控制，以及基于知识的专家系统，学习控制和基于信息论的　智能控制等一系列控制理论分支，极大地丰富和扩展了控制理论内容，　并且广泛地运用到许多领域。　１．２过程控制的发展　在现代工业控制中，过程控制技术是一历史较为久远的分支。在本　世纪３０年代就已有应用。从过程控制采用的理论与技术手段来看，可　以粗略地把它划为三个阶段：开始到７０年代为第一阶段，７０年代至９０　年代初为第二阶段，９Ｏ年代初为第三阶段开始。其中７０年代既是古典　控制应用发展的鼎盛时期，又是现代控制应用发展的初期，９０年代初既　是现代控制应用发展的繁荣时期，又是高级控制发展的初期。　第一阶段是初级阶段，包括人工控制，以古典控制理论为主要基　础，采用常规气动、液动和电动仪表，对生产过程中的温度、流量、压力　和液位进行控制，在诸多控制系统中，以单回路结构、ＰＩＤ策略为主，同　时针对不同的对象与要求，创造了一些专门的控制系统。第二阶段是　发展阶段，以现代控制理论为主要基础，以微型计算机和高档仪表为工　具，对较复杂的工业过程进行控制。这阶段涌现了大量的先进控制系统　和高级控制策略，主要任务是克服干扰和模型变化，满足复杂的工艺要　求，提高控制质量。第三阶段是高级阶段，这阶段是将控制、优化、调度、　管理等集于一体的新的控制模式并将信号处理技术、数据库技术、通信　技术以及计算机网络技术进行有机结合，从而发展起来的综合自动化　系统。　２．ＯＰＣ技术　２．１产生背景　随着工业生产的不断发展，工业控制软件取得了长足的进步。然　而，由于生产规模的扩大和过程复杂程度的提高，工业控制软件设计面　临着巨大的挑战，那就是要集成数量和种类不断增多的现场信息。传统　的方式是通过开发设备专有驱动程序来实现对数据的访问。这就带来　诸多问题，如耗费大量重复性的劳动，不同设备供应商的驱动程序之间　的不一致，硬件性能不能得到广泛支持，驱动程序不能适应升级后的硬　件以及发生存取冲突等。解决上述问题的关键在于一个统一的接口标　准。正是基于这种需要产生了ＯＰＣ标准。　２．２ＯＰＣ技术　ＯＰＣ（Ｏｂｊｅｃｔ　Ｌｉｎｋｉｎｇ　ａｎｄ　Ｅｍｈｅｄｄｉｎｇ（０ＬＥ）ｆ０ｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏ１）技术是　以微软ＯＬＥ（现在的Ａｃ—ｔｉｖｅＸ）、ＣＯＭ（￣Ｈ件对象模型）和ＤＣＯＭ（分布式组　件对象模型）技术为基础。世界上多个自动化公司、软硬件供应商与微　软合作开发的一种工业控制标准。设计目标是为现场设备、自动控制应　用、企业管理应用软件之间提供开放、一致的接口规范，为来自不同供　应商的软硬件提供即插即用的连接。　２．２．１　ＯＰＣ的基本结构　图ｌ　ＯＰＣ的应用模型　如图１所示，ＯＰＣ技术的实现由两部分组成：ＯＰＣ服务器和ＯＰＣ　客户应用部分。服务器按进程模型可划分为进程内和进程外两种。其中　进程外服务器和客户运行在不同的进程空间中，服务器和客户间采用本　地过程调用和远过程调用的方法通过代理／占位进行进程之间的通信。　ＤＣＯＭ把ＣＯＭ的技术扩展到网络，支持不同的计算机上服务器与客户　之间的相互通信，这些计算机可以在局域网内，也可以在广域网上，甚至　可以通过Ｉｎｔｅｍｅｔ进行连接。所有底层网络协议的细节由ＤＣＯＭ负责处　理，这使得我们可以很方便地开发适合分布式环境下的客户／服务器程　序。　２．２．２　ＯＰＣ对象和接口　ＯＰＣ服务器对象提供了对数据源进行存取或通信的接口方法，数　据源可能是现场的输入／输出设备，也可以是其他的应用程序通过接　口，一个ＯＰＣ客户程序可以同时和一个或多个厂商提供的ＯＰＣ服务器　连接。ＯＰＣ服务器内部封装了与Ｉ／Ｏ控制设备通讯及进行设备操作的　代码。　ＯＰＣ技术规范包含了两套接口：定制接口和自动化接口、ＯＰＣ客户　通过这两种接口与ＯＰＣ服务器通讯，如果客户端程序是采用脚本语言　（如ＶＢ等）将采用自动化接口，而如果客户端程序是采用Ｃ程序编写，　则采用定制接口。通常情况下，ＯＰＣ服务器必须实现定制接口，有时为　了简捷方便，也可以实现自动化接口。为此，ＯＰＣ基金会提供了一套标　准的自动化接口包装器ＷｒａｐｐｅｒＤＬＬ。　３。ＯＰＯ技术在过程控制中的作用　ＯＰＣ技术对工业控制系统影响和应用是基础性和革命性的，其作　用主要表现在：　（１）ＯＰＣ解决了设备驱动程序开发中的异构问题。随着计算机技术　的不断发展，用户需求的不断提高，以ＤＣＳ为主体的工业控制系统功能　日趋强大，结构日益复杂，规模也越来越大，但由于缺乏统一的标准，开　发商必须对系统的每一种设备都编写相应的驱动程序，而且，当硬件设　备升级、修改时，驱动程序也必须随之修改。同时，一个系统中如果运行　不同公司的控制软件，也存在着互冲突的风险。　ＯＰＣ由于具有统一的接口标准，硬件厂商只需提供一套符合ＯＰＣ　技术的程序，软件开发人员也只需编写一个接口，而用户可以方便地进　行设备的选型和功能的扩充，只要它们提供了ＯＰＣ支持。所有的数据交　换都通过ＯＰＣ接口进行。　（２）ＯＰＣ也便于系统软硬件的维护和扩展。以前，由于采用自定义　的专用网络协议和标准，没有统一的接口从而自成封闭系统。用户对控　制系统的内部结构、信息的流程等所知甚少，因此对于出现的故障，难以　准确定位，从而增加了排除故障的时间和费用。　ＯＰＣ就意味着不同的设备、不同公司的软硬件都可以集成在一起，　系统的扩展、升级都可以采用积木式的方式进行，从而可以延长原有系　统的实际使用寿命，节省用户的投资。而且，对于一般的功能扩展，用户部　可以自己实现，因为基于ＯＰＣ的编程也是非常简单和容易的。　（３）ＯＰＣ解决了现场总线系统中异构网段之间数据交换的问题。现　场总线系统仍然存在多种总线并存的局面，因此系统集成和异构控制　网段之间的数据交换面ｌ临许多困难。有了ＯＰＣ作为异构网段集成的中　间件，只要每个总线段提供各自的ＯＰＣ服务器，任一ＯＰＣ客户端软件　都可以通过一致的ＯＰＣ接口访问这些ＯＰＣ服务器；并可以很好地实现　异构总线段之间的数据交互。而且，当其中某个总线的协议版本做了升　级，也只需对相对应总线和程序作升级修改。　（４）ＯＰＣ可作为访问专有数据库的中间件。实际应用中，许多控制　软件都采用专有的实时数据库或历史数据库，这些数据库由控制软件　的开发商自主开发。对这类数据库的访问不像访问通用数据库那么容　易，只能通过调用开发商提供的ＡＰＩ函数或其它特殊的方式。然而不同　开发商提供的ＡＰＩ函数是不一样的，要访问不同监控软件的专有数据　库，必须编写不同的代码，这样显然十分繁琐。　采用ＯＰＣ则能有效解决这个问题，只要专有数据库的开发商在提　供数据库的同时提供一个访问该数据库的ＯＰＣ服务器，那么当用户要　访问时只需按照ＯＰＣ规范的要求编写ＯＰＣ客户端程序而无需了解该　专有数据库特定的接口要求。　４－０ＰＣ技术展望　目前，ＯＰＣ技术作为一项工业标准得到了　（下转第１１９页）

《工业控制计算机｝２００６年１９卷第９期　６７　

ＯＰＣ技术在基于ＰＲＯＦＩ　ＢＵＳ控制系统中的应用研究　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＯＰＣ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＰＲＯＦＩＢＵＳ　

张颖超　林　屹　（南京信息工程大学信息与通信系，江苏南京２１００４４）　

摘　要　

ＯＰＣ技术是实现控制系统现场设备级与过程管理级进行信息交互的关键技术，是实现不同现场总线协议之间互操作　的重要手段。介绍了ＯＰＣ技术的产生及主要特点，提出了一种基于ＯＰＣ的ＰＲＯＦＩＢＵＳ现场总线釜式反应器温度控制系　

统，介绍了ＯＰＣ客户程序的开发方法，并讨论了ＯＰＣ技术应用于工业控制领域所产生的效益以及其发展前景。　

关键词：ＯＰＣ，ＰＲＯＦＩＢＵＳ，控制系统　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｅ　ＯＰＣ　ｉｓ　ａ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｔｏ　ｒｅａｌｉｚｅ　ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｅｘｃｈａｎｇｉｎｇ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｆｉｅｌｄ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｍａｎａｇｅ—　ｍｅｎｔ．ａｎｄ　ｉｔ　ｉｓ　ａｌｓｏ　ａ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ．Ｔｈｅ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍａｉｎ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｗｅｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｂｒｉｅｆｌｙ．Ａ　ＰＲＯＦＩＢＵＳ　ｋｅｔｔｌｅ　ｒｅａｃｔｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＯＰＣ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｗａｓ　ｏｆｆｅｒｅｄ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ＯＰＣ　ｃｌｉｅｎｔ　

ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒｓ　ｗａｓ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ａｔ　ｌａｓｔ．ｔｈｅ　ｂｅｎｅｆｉｔ　ｆｒＯｍ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｗｉｔｈ　ＯＰＣ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｆｕｔｕｒｅ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＯＰＣ．ＰＲＯＦＩＢＵＳ，ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ