OPC和VC通信.docVIP

随着计算机技术和控制技术的不断发展，现代工业过程控制系统逐渐发展成为现场设备管理，过程管理和商业管理三个层次组成的系统，然而它们之间却存在相互通信的问题，其主要问题是不同的计算机系统(DCS，MIS等)的接口不统一、不标准，过程控制系统和信息系统各有专用技术接口以及API(应用程序接口)。尽管可以编写定制的驱动程序和接口程序，但因不同类型硬件及软件包都需相互通信，使得驱动程序的种类迅速地增长，并且连接程序开发没有一个统一、开放的标准，不同程序间易相互冲突。这种情况不仅增加了用户的负担，而且在实际上并不能真正解决不同系统的互操作性【1~2】。出于对上述问题的考虑，1996年8月，一个由自动化领域的领先公司组成的工作组在Microsoft公司帮助下提出了一个基于微软OLE，COM，DCOM，XML，Internet及Net技术的开放的、灵活的、即插即用的工业标准OPC【3】。2 OPC技术简介2.1 OPC背景OPC(OLE for Process Control)是基于Microsoft公司的Distributed internet Application(DNA)构架和Component Object Model(COM)技术，根据易扩展性而设计的。OPC规范定义了一个工业标准接口，该标准使得COM技术适用与过程控制和制造自动化等应用领域。OLE原意即对象链接与嵌入，而现在的OLE包含了许多新的特征，如统一数据传输、结构化存储和自动化，已经成为独立于计算机语言、操作系统甚至硬件平台的一种规范。 PLC2.2 OPC接口结构OPC由两套接口组成:客户端和服务器程序员使用的OPC自定义接口(OPC COM Custom Interfaces);支持用高端商业应用开发的客户程序的OPC自动化接口(OPC OLE Automation Interfaces)。COM接口效率高，通过该接口，客户能够发挥OPC服务器的最佳性能，采用C++语言的客户一般采用COM接口方案;自动化接口使解释性语言和宏访问OPC服务器成为可能，采用VB语言的客户一般采用自动化接口。自动化接口简化客户应用程序的实现，但运行时需要进行类型检查，牺牲了程序的运行速度。OPC自定义接口是服务器必须提供的，而自动化接口则不一定提供。典型的OPC体系结构如图1所示: 图1 典型的OPC体系结构图 2.3 OPC界面关系OPC技术是实现控制系统现场设备与过程管理级进行信息交互，实现控制系统开放性的关键技术。OPC以OLE/COM机制作为应用程序级的通信标准，采用Client/ Server模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂商或第三方厂家。以Server的形式提供给Client，并规定了一系列的接口标准，由Client负责创建Server的对象及访问Server支持的接口，从而把硬件生产厂商与软件开发人员有效的分离开来。在这种情况下，硬件制造商、软件供应商以及用户都可得到极大方便【3~4】。 PLC2.4 OPC特点OPC技术基于Microsoft公司组件对象模型COM(Component Object Modelcom)技术，是为工业标准定义的特殊COM接口, OPC继承了COM技术，具有以下特点:(1) OPC不是一种计算机语言。它与运行的机器(只要互相连接), 机器的操作系统(只要支持COM)以及软件开发的语言无关,而是任意两个软件组件之间可以相互通信的二进制和网络标准。(2) OPC服务器是根据COM客户的要求提供OPC SERVER的可执行程序,作为Windows上可执行的文件发布。(3) COM组件可以以二进制发布给用户。3 示例:基于OPC规范的连续碳酸化分解优化控制系统设计连续碳酸化分解过程(以下简称碳分过程)是烧结法氧化铝生产过程的一个承前启后的环节，碳分过程优化控制系统以专家优化计算机EOC、实时监控计算机RMC、现场可编程控制器PLC形成两级控制结构。专家优化机与实时监控机通过以太网连接，实现检测数据和操作信息的实时交换;现场可编程控制器通过DH＋与实时监控机相连;而PLC通过输入模块(A/D、DI)实时采集碳分生产过程的检测信息，又通过输出模块(D/A、D/O)自动调节进料量、CO2通气量的电动阀门，达到稳定优化控制的目的，总体结构如图2所示: 图2 碳分过程优化控制系统总体结构示意图 3.1 连续碳酸化分解系统结构简介优化控制软件与现场控制器的数据通信流程如图3所示。监控机通过罗克韦尔公司提供的通信软件Rslink直接与现场控制器的A/D模块进行数据交换;优化机与监控机通过以太网相连，两者都安装了组态软件Rsview，优化机通过组态软件Rsview的OPC规范向监控机读写数据，实时监控软件同样利用OPC规范向