淺談ｏｐｃ技術及其應用

【摘要】OPC規(guī)范是由OPC基金會制定的一個工業(yè)標準，它規(guī)范了過程控制和自動化軟件與工業(yè)現(xiàn)場設備之間的接口。OPC代表了今后一段時間內(nèi)過程控制系統(tǒng)通信標準的發(fā)展方向，本文對OPC技術的應用作了概括分析。

【關鍵詞】OPC;技術規(guī)范;應用

【中圖分類號】TP311【文獻標識碼】A【文章編號】1005-1074(2009)05-0236-01

OPC全稱是OLE for Process Control，它出現(xiàn)為基于Windows應用程序和現(xiàn)場過程控制應用建立了橋梁。過去，存取現(xiàn)場設備數(shù)據(jù)信息，每一個應用軟件開發(fā)商都需要編寫專用接口函數(shù)。現(xiàn)場設備種類繁多，且產(chǎn)品不斷升級，往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大工作負擔。通常這樣能滿足工作實際需要，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、可互操作性即插即用設備驅(qū)動程序。這種情況下，OPC標準應運而生。OPC標準以微軟公司OLE技術為基礎，它制定是提供一套標準OLE/COM接口完成，OPC技術中使用是OLE2技術，OLE標準允許多臺微機之間交換文檔、圖形等對象。

COM是Component Object Model縮寫，是所有OLE機制基礎。COM是一種實現(xiàn)與編程語言無關對象而制定標準，該標準將Windows下對象定義為獨立單元，可不受程序限制訪問這些單元。這種標準可以使兩個應用程序?qū)ο蠡涌谕ㄓ崳恍枰缹Ψ绞侨绾蝿?chuàng)建。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，該接口，用戶可以訪問該對象提供各種功能，用戶可以使用Visual Basic，C，Pascal，Smalltalk或其它語言編寫對象訪問程序。Windows NT4.0操作系統(tǒng)下，COM規(guī)范擴展到可訪問本機以外其它對象，一個應用程序所使用對象可分布網(wǎng)絡上，COM這個擴展被稱為DCOM（Distributed COM）。

DCOM技術和OPC標準，完全可以創(chuàng)建一個開放、可互操作控制系統(tǒng)軟件。OPC采用客戶/服務器模式，把開發(fā)訪問接口任務放硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以OPC服務器形式提供給用戶，解決了軟、硬件廠商矛盾，完成了系統(tǒng)集成，提高了系統(tǒng)開放性和可互操作性。

OPC服務器通常支持兩種類型訪問接口，它們分別為不同編程語言環(huán)境提供訪問機制。這兩種接口是：自動化接口（Automation interface）；自定義接口（Custom interface）。（見圖1）自動化接口通常是為基于腳本編程語言而定義標準接口，可以使用VisualBasic、Delphi、PowerBuilder等編程語言開發(fā)OPC服務器客戶應用。而自定義接口是專門為C++等高級編程語言而制定標準接口。OPC現(xiàn)已成為工業(yè)界系統(tǒng)互聯(lián)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)議難題而苦惱。任何一家自動化軟件解決方案提供者，它不能全方位支持OPC，則必將被歷史所淘汰。

OPC 規(guī)范規(guī)定了兩種通訊方式:同步通訊方式和異步通訊方式。同步通訊時，OPC客戶程序?qū)PC服務器進行讀寫操作時，OPC客戶程序必須等到OPC服務器對應的操作全部完成以后才能返回，在此期間OPC客戶程序一直處于等待狀態(tài)。因此在同步通訊時，如果有大量數(shù)據(jù)進行操作或者有大量OPC客戶程序?qū)PC服務器進行讀寫操作，必然造成OPC客戶程序的阻塞現(xiàn)象。因此同步通訊適用于OPC客戶較少，數(shù)據(jù)量較小時的場合。

異步通訊時，OPC客戶程序?qū)Ψ掌鬟M行讀寫操作時，OPC客戶程序操作后立刻返回，不用等待OPC服務器的操作，可以進行其他操作。當OPC服務器完成操作后再通知OPC客戶程序。因此相對于同步通訊，異步通訊的效率更高，適用于多客戶訪問同一OPC服務器和大量數(shù)據(jù)的場合。由于OPC技術的采用，解決了設備驅(qū)動程序開發(fā)中的異構問題。使得可以以更簡單的系統(tǒng)結構、更長的壽命、更低的價格解決工業(yè)控制成為可能。同時現(xiàn)場設備與系統(tǒng)的連接也更加簡單、靈活、方便。因此OPC技術在國內(nèi)的工業(yè)控制領域得到了廣泛的應用，主要應用領域如下:①數(shù)據(jù)采集技術：OPC技術通常在數(shù)據(jù)采集軟件中廣泛應用。現(xiàn)在眾多硬件廠商提供的產(chǎn)品均帶有標準的OPC接口，OPC實現(xiàn)了應用程序和工業(yè)控制設備之間高效、靈活的數(shù)據(jù)讀寫，可以編制符合標準OPC接口的客戶端應用軟件完成數(shù)據(jù)的采集任務；②歷史數(shù)據(jù)訪問：OPC提供了讀取存儲在過程數(shù)據(jù)存檔文件、數(shù)據(jù)庫或遠程終端設備中的歷史數(shù)據(jù)以及對其操作、編輯的方法；③報警和事件處理：OPC提供了OPC服務器發(fā)生異常時，以及OPC服務器設定事件到來時向OPC客戶發(fā)送通知的一種機制，通過使用OPC技術，能夠更好的捕捉控制過程中的各種報警和事件并給予相應的處理；④數(shù)據(jù)冗余技術：工控軟件開發(fā)中，冗余技術是一項最為重要的技術，它是系統(tǒng)長期穩(wěn)定工作的保障。OPC技術的使用可以更加方便的實現(xiàn)軟件冗余，而且具有較好的開放性和可互操作性；⑤遠程數(shù)據(jù)訪問：借助Microsoft 的DCOM(分散式組件對象模型)技術，OPC實現(xiàn)了高性能的遠程數(shù)據(jù)訪問能力，從而使得工業(yè)控制軟件之間的數(shù)據(jù)交換更加方便。

基于COM技術的OPC技術規(guī)范在短短幾年內(nèi)獲得極大的發(fā)展，OPC作為一項逐漸成型的技術已得到國內(nèi)外廠商的高度重視，具備OPC接口己經(jīng)成為工控廠家提高產(chǎn)品市場競爭力的一個先進技術手段，許多公司都在原來產(chǎn)品的基礎上增加了對OPC的支持，這使開發(fā)基于OPC的監(jiān)控系統(tǒng)具有廣闊的應用基礎。由于統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問的接口，使控制系統(tǒng)進一步走向開放，實現(xiàn)信息的集成和共享，用戶能夠得到更多的方便。OPC技術改變了原有的控制系統(tǒng)模式，給國內(nèi)系統(tǒng)生產(chǎn)廠商提出了一個發(fā)展的機遇和挑戰(zhàn)，符合OPC規(guī)范的軟、硬件也已被廣泛應用，給工業(yè)自動化領域帶來了勃勃生機。