基于OPC技術(shù)的工業(yè)通訊應(yīng)用

杜赟萌

摘?要：OPC技術(shù)以其高效靈活的數(shù)據(jù)交換方式以及獲取方式脫穎而出，這種技術(shù)能夠?yàn)檐浻布_(kāi)發(fā)商帶來(lái)效益、為用戶(hù)帶來(lái)利益，所以該技術(shù)具有廣闊的發(fā)展空間。使用這種技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的可相互操作性，且可以對(duì)多現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)起到優(yōu)化作用，這必將有力促進(jìn)系統(tǒng)應(yīng)用程序靈活性的提升和工業(yè)控制設(shè)備之間數(shù)據(jù)讀寫(xiě)效率的提高，為現(xiàn)代工業(yè)控制軟件注入新的活力。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù);開(kāi)放性;計(jì)算機(jī)技術(shù);操作性;OPC

1 緒論

OPC技術(shù)適時(shí)的出現(xiàn)為Windows應(yīng)用程序與現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制應(yīng)用之間構(gòu)建來(lái)橋梁。受現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備種類(lèi)繁多的影響，且各產(chǎn)品均在不斷進(jìn)行升級(jí)，這樣的工作往往會(huì)造成用戶(hù)和軟件開(kāi)發(fā)商的困擾。一種高效集成、可靠性高、可操作性強(qiáng)即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來(lái)滿(mǎn)足不斷發(fā)展的需求。OPC技術(shù)采用客戶(hù)服務(wù)模式，這種模式的出現(xiàn)為工業(yè)自動(dòng)化軟件開(kāi)發(fā)提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使用這項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)后，硬件開(kāi)發(fā)商將可為自己的硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)統(tǒng)一的OPC接口程序，而軟件開(kāi)發(fā)者則可免除開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序的工作任務(wù)，充分發(fā)揮自身的軟件特長(zhǎng)，把所有的精力都致力于核心產(chǎn)品開(kāi)發(fā)?？刂萍夹g(shù)在不斷發(fā)展、計(jì)算機(jī)技術(shù)日益進(jìn)步與之相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)必須適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展需求，OPC技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)環(huán)境中進(jìn)行控制、通訊的技術(shù)越來(lái)越成熟，該技術(shù)可在不同控制系統(tǒng)和不同數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信。

2 OPC的工作原理與技術(shù)實(shí)現(xiàn)

OPC技術(shù)主要采用客戶(hù)端服務(wù)器的模式，該模式是在客戶(hù)端和服務(wù)器兩端都定義符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一接口，這種接口特性穩(wěn)定。接口對(duì)同服務(wù)器間的客戶(hù)通信機(jī)制進(jìn)行來(lái)明確定義，這種借口是連接同服務(wù)器之間的紐帶，接口由設(shè)備廠家或第三方進(jìn)行開(kāi)發(fā)。客戶(hù)科研通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口實(shí)現(xiàn)軟件與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交換。若OPC客戶(hù)端需要進(jìn)行服務(wù)器訪問(wèn)時(shí)，服務(wù)器程序就會(huì)自動(dòng)為該客戶(hù)端打開(kāi)一個(gè)進(jìn)程，此時(shí)主要會(huì)出現(xiàn)三種情形：當(dāng)Server設(shè)置為僅允許一個(gè)用戶(hù)進(jìn)行訪問(wèn)時(shí)，一旦有一個(gè)用戶(hù)正在訪問(wèn)，那么其它用戶(hù)將無(wú)法進(jìn)行訪問(wèn)，只能等訪問(wèn)用戶(hù)退出訪問(wèn)，其他用戶(hù)才可以進(jìn)入;若Server設(shè)置為允許多個(gè)用戶(hù)同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn)，隨著訪問(wèn)用戶(hù)不斷增加，會(huì)占用更多計(jì)算機(jī)資源，此時(shí)訪問(wèn)速度受隨之受到影響;除此之外，OPC Server還會(huì)出現(xiàn)硬件搶占的問(wèn)題，就拿串口來(lái)說(shuō)，當(dāng)某一個(gè)用戶(hù)使用了該串口，其它用戶(hù)就無(wú)法對(duì)該串口進(jìn)行使用。在設(shè)計(jì)客戶(hù)端接口程序時(shí)，就必須針對(duì)釋放接口進(jìn)行函數(shù)的設(shè)計(jì)，不然當(dāng)OPC客戶(hù)端用戶(hù)退出與服務(wù)器的連接的時(shí)候，服務(wù)器上與之相對(duì)應(yīng)的進(jìn)程也不會(huì)進(jìn)行關(guān)閉，它將會(huì)持續(xù)占用服務(wù)器的有限系統(tǒng)資源，造成資源無(wú)故的占用。該系統(tǒng)這樣設(shè)計(jì)的目的主要是通過(guò)OPC接口實(shí)現(xiàn)方便地與前端設(shè)備進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)相互交換，此外為了保證交換數(shù)據(jù)的安全性，通常會(huì)使用報(bào)文進(jìn)行加解密的處理。

3 OPC技術(shù)對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用與影響

3.1 OPC技術(shù)可了開(kāi)發(fā)驅(qū)動(dòng)程序不通用的問(wèn)題

計(jì)算機(jī)技術(shù)一直在跟隨時(shí)代的變化而不斷發(fā)展，用戶(hù)對(duì)于計(jì)算機(jī)的需求的日益升高，工業(yè)控制系統(tǒng)所能實(shí)現(xiàn)的功能也日漸強(qiáng)大，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更是日趨復(fù)雜，系統(tǒng)所形成的規(guī)模逐漸強(qiáng)大，在實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中若想構(gòu)建一套完整的工業(yè)控制系統(tǒng)，常常要對(duì)多家不同公司的生產(chǎn)的控制設(shè)備或研發(fā)的系統(tǒng)進(jìn)行集成，才能實(shí)現(xiàn)功能的完善，但受沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的影響，設(shè)備及軟件的使用單位必須對(duì)每一個(gè)設(shè)備都予以編寫(xiě)與之相對(duì)的驅(qū)動(dòng)程序，工作量巨大。如遇硬件設(shè)備升級(jí)或?qū)ζ溥M(jìn)行修改，與之相對(duì)的驅(qū)動(dòng)程序也必須進(jìn)行修改，給使用帶來(lái)不便。OPC則具有統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)的接口，硬件供應(yīng)商可以提供符合OPC技術(shù)的程序，使用單位技術(shù)人員只要隨之編寫(xiě)一個(gè)接口程序，用戶(hù)就能方便地對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型、功能擴(kuò)充等操作，且只要提供OPC的支持，系統(tǒng)中所有的數(shù)據(jù)都能通過(guò)OPC接口進(jìn)行交換。

3.2 OPC能在總線系統(tǒng)中進(jìn)行異構(gòu)網(wǎng)之間數(shù)據(jù)交換

在工業(yè)生產(chǎn)中現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)還經(jīng)常有多種總線并存的情況發(fā)生，故系統(tǒng)集成如何與異構(gòu)網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)進(jìn)行交換仍是重要問(wèn)題。如果用OPC作為中間件進(jìn)行異構(gòu)網(wǎng)段的集成，只需每個(gè)總線段各自提供相應(yīng)的OPC服務(wù)器，那么任意一個(gè)OPC客戶(hù)端，都可以通過(guò)軟件、一致的OPC接口對(duì)這些OPC服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn);這樣就能很好地實(shí)現(xiàn)異構(gòu)總線段之間的數(shù)據(jù)交換。即使其中某個(gè)總線的協(xié)議進(jìn)行了版本升級(jí)，也只需對(duì)與之相對(duì)應(yīng)程序和總線進(jìn)行升級(jí)操作，就可完成。

3.3 訪問(wèn)專(zhuān)有數(shù)據(jù)可用OPC作為中間件

在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，控制軟件一般都會(huì)采用其專(zhuān)有的實(shí)時(shí)或歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算與存儲(chǔ)，所以對(duì)這些數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行訪問(wèn)就不會(huì)像訪問(wèn)通用數(shù)據(jù)庫(kù)那么簡(jiǎn)單，我們一般需要通過(guò)開(kāi)發(fā)商提供的函數(shù)或其它特殊的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)調(diào)用，但是不同的開(kāi)發(fā)商所提供的函數(shù)通常是不一樣的，如果要對(duì)多個(gè)軟件的專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問(wèn)，就必須隨之編寫(xiě)多個(gè)不同的函數(shù)代碼，這樣的操作顯然操作起來(lái)十分復(fù)雜。而使用OPC則能很好的解決掉這個(gè)問(wèn)題，只要專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)的開(kāi)發(fā)者在提供相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的同時(shí)，再提供一個(gè)可以對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)的OPC服務(wù)器進(jìn)行訪問(wèn)的函數(shù)，那樣用戶(hù)需要訪問(wèn)時(shí)，無(wú)需對(duì)該專(zhuān)有數(shù)據(jù)庫(kù)特定的接口要求進(jìn)行了解，使用者只要按照OPC規(guī)范的要求，對(duì)OPC客戶(hù)端進(jìn)行程序編寫(xiě)，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)該數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的訪問(wèn)。

3.4 OPC可以對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行集成

當(dāng)今時(shí)代網(wǎng)絡(luò)化是控制系統(tǒng)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，而控制系統(tǒng)內(nèi)部需采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行連接，一個(gè)控制系統(tǒng)與另一個(gè)控制系統(tǒng)之間的連接也需用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，以便進(jìn)行大系統(tǒng)的組成，如果想實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)入該企業(yè)管理系統(tǒng)，那么也必須進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接才能實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中控制系統(tǒng)一般來(lái)說(shuō)只是整個(gè)企業(yè)網(wǎng)當(dāng)中的一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)，在實(shí)現(xiàn)企業(yè)網(wǎng)絡(luò)集成的過(guò)程中，OPC也必將發(fā)揮它的重要作用。企業(yè)信息的內(nèi)部集成的過(guò)程中，OPC可以作為連接件，提供了方便的信息流通和交換。OPC使控制系統(tǒng)的功能得到了巨大提升，使網(wǎng)絡(luò)的功能得到了增強(qiáng)，間接提升了企業(yè)的管理水平。

4 結(jié)語(yǔ)

OPC作為一項(xiàng)日益成熟技術(shù)逐漸得到各大廠商的青睞，訪問(wèn)的接口統(tǒng)一，使工業(yè)控制系統(tǒng)不斷走向集成和共享，用戶(hù)能夠從中得到更多的方便，為工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域融入了勃勃生機(jī)。