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OPC技术介绍与OPC开发技术
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嵌入式系统/自动化软件展厅
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OPC全称是OLE for Process Control,它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去,为了存取现场设备的数据信息,每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多,且产品的不断升级,往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要,系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下,OPC标准应运而生。OPC标准以微软公司的OLE技术为基础,它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM接口完成的,在OPC技术中使用的是OLE 2技术,OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。

COM是COMPONENT OBJECT MODEL的缩写,是所有OLE机制的基础。COM是一种为了实现与编程语言无关的对象而制定的标准,该标准将WINDOWS下的对象定义为独立单元,可不受程序限制地访问这些单元。这种标准可以使两个应用程序通过对象化接口通讯,而不需要知道对方是如何创建的。例如,用户可以使用C++语言创建一个WINDOWS对象,它支持一个接口,通过该接口,用户可以访问该对象提供的各种功能,用户可以使用VISUAL BASIC,C,PASCAL,SMALLTALK或其它语言编写对象访问程序。在WINDOWS NT4.0操作系统下,COM规范扩展到可访问本机以外的其它对象,一个应用程序所使用的对象可分布在网络上,COM的这个扩展被称为DCOM(DISTRIBUTED COM)。 
通过DCOM技术和OPC标准,完全可以创建一个开放的、可互操作的控制系统软件。OPC采用客户/服务器模式,把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家,以OPC服务器的形式提供给用户,解决了软、硬件厂商的矛盾,完成了系统的集成,提高了系统的开放性和可互操作性。

OPC服务器通常支持两种类型的访问接口,它们分别为不同的编程语言环境提供访问机制。这两种接口是:自动化接口(Automation interface);自定义接口(Custom interface)。自动化接口通常是为基于脚本编程语言而定义的标准接口,可以使用VisualBasic、Delphi、PowerBuilder等编程语言开发OPC服务器的客户应用。而自定义接口是专门为C++等高级编程语言而制定的标准接口。OPC现已成为工业界系统互联的缺省方案,为工业监控编程带来了便利,用户不用为通讯协议的难题而苦恼。任何一家自动化软件解决方案的提供者,如果它不能全方位地支持OPC,则必将被历史所淘汰。

OPC规范简介

由OPC Task Force制定的OPC(OLE for Process Control)规范于1996年8月正式诞生了,随着1997年2月Microsoft公司推出Windows95支持的DCOM技术,1997年9月新成立的OPC Foundation对OPC规范进行修改,增加了数据访问等一些标准,OPC规范得到了进一步的完善。

“OPC 基于Microsoft公司的 Distributed interNet Application (DNA) 构架和 Component Object Model (COM) 技术的,根据易于扩展性而设计的。OPC规范定义了一个工业标准接口,这个标准使得COM技术适用于过程控制和制造自动化等应用领域。”OPC 基础委员会主席Dave Rehbein是这样描述的

OPC是以OLE/COM机制作为应用程序的通讯标准。OLE/COM是一种客户/服务器模式,具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点。OPC规范了接口函数,不管现场设备以何种形式存在,客户都以统一的方式去访问,从而保证软件对客户的透明性,使得用户完全从低层的开发中脱离出来。

应用程序与OPC服务器之间必须有OPC接口,OPC规范提供了两套标准接口:Custom标准接口,OLE自动化标准接口。通常在系统设计中采用OLE自动化标准接口。

OLE自动化标准接口,及采用OLE自动化技术进行调用,其技术为上节所述的OLE自动化技术。OLE自动化标准接口定义了以下三层接口,依次呈包含关系。

OPC Server:OPC启动服务器,获得其他对象和服务的起始类,并用于返回OPC Group类对象;

OPC Group:存储由若干OPC Item组成的Group信息,并用于返回OPC Item类对象。

OPC Item:存储具体Item 的定义、数据值、状态值等信息。

由于OPC规范基于OLE/COM技术,同时OLE/COM的扩展远程OLE自动化与DCOM技术支持TCP/IP等多种网络协议,因此可以将OPC客户、服务器在物理上分开,分布于网络不同节点上。

OPC规范可以应用在许多应用程序中,如它们可以应用于从SCADA 或者DCS系统的物理设备中获取原始数据的最低层,它们同样可以应用于从SCADA 或者DCS系统中获取数据到应用程序中。实际上,OPC设计的目的就是从网络上某节点获取数据。图4.2.2OPC的客户/服务器关系图同样描述了OPC在SCADA系统的应用。

采用OPC规范设计系统的好处

在进行新型微机远动系统的研制中,各个计算机以及各个模块的数据交换应该按照OPC规范进行。这样做有以下好处:

·OPC规范以OLE/DCOM为技术基础,而OLE/DCOM支持TCP/IP等网络协议,因此可以将各个子系统从物理上分开,分布于网络的不同节点上。
·OPC按照面向对象的原则,将一个应用程序(OPC服务器)作为一个对象封装起来,只将接口方法暴露在外面,客户以统一的方式去调用这个方法,从而保证软件对客户的透明性,使得用户完全从低层的开发中脱离出来。
·OPC实现了远程调用,使得应用程序的分布与系统硬件的分布无关,便于系统硬件配置以及,使得系统的应用范围更广。
采用OPC规范,便于系统的组态化,将系统复杂性大大简化,可以大大缩短软件开发周期,提高软件运行的可靠性和稳定性,便于系统的升级与维护。
·OPC规范了接口函数,不管现场设备以何种形式存在,客户都以统一的方式去访问,从而实现系统的开放性,易于实现与其它系统的接口。(end)
文章内容仅供参考 (投稿) (9/29/2007)
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