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发表人：749523 |
发表时间：2008/1/29 14:21:00 |
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第一部分：OPC原理
1. 概述
OPC (OLE for Process Control——用于过程控制的OLE)是一个工业标准，它是许多世界领先的自动化和软、硬件公司与微软公司合作的结晶。这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC 的客户机之间交换自动化实时数据的方法。管理该标准的组织是OPC基金会。该基金会的会员单位在世界范围内超过220个。包括了世界上几乎全部的控制系统、仪器仪表和过程控制系统的主要供应商。OPC基金会的先驱——一支由Fisher-Rosemount、Rockwell软件公司、Opto 22、Intellution和Intuitive Technology公司组成的“特别工作组”——在经过一年工作后，开发出一个基本的、可运行的OPC规范。简化的第一阶段的标准在1996年8月发布。
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是基于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。
2. 传统的过程控制系统结构
传统的过程控制系统是一对一的系统，任何一种HMI等上位监控软件或其它应用软件（如趋势图软件、数据报表与分析等）在使用某种硬件设备时都需要开发专用的驱动程序。如图1所示：
图1
系统构建完成后的最终结果是：
1种软件要使用N类硬件设备需要开发N个驱动程序；
M类软件要使用N类硬件设备需要开发M*N个驱动程序；
每增加1个新的应用软件需要另外开发N个硬件设备的驱动程序；
每增加1个新的硬件设备需要为M个软件开发新的设备驱动程序；
在上图所示的例子中，针对4种控制设备所完成的3个应用系统一共需要开发3*4=12种驱动程序。新增应用软件或者硬件设备带来的只会是驱动程序种类的迅速增长。
3. 基于OPC技术的过程控制系统结构
基于OPC技术的过程控制系统则可以完美地解决传统方式种的上述问题。其基本系统结构如图2所示：
图2
任何一种设备只需要提供一种驱动就可以供任何软件系统使用，系统构建完成后的最终结果是：
• M类软件要使用N类硬件设备只需要开发N个驱动。
• 每增加1个新的应用软件不需要另外开发硬件设备的驱动程序；
• 每增加1个新的硬件设备只需要为开发1个新设备的驱动程序；
在上图所示的例子中，针对4种控制设备所完成的3个应用系统一共仅需要开发4种驱动程序。新增应用软件或者硬件设备可以轻松的扩展您的系统。
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底层，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。OPC的客户/服务器关系图同样描述了OPC在SCADA系统的应用。
4． 采用OPC规范设计系统的好处：
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。即有利于软硬件开发商，更有利于最终用户。
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，使得系统的应用范围更广。
采用OPC规范，便于系统的组态，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。
5.OPC的效率
从OPC标准的制定到现在已历经了5年的时间。在这过去的5年中，众多业界领先的制造商已开发了多种OPC服务器和客户机应用。在实际工程中也历经了多方面的测试和考验。以瑞士的TetraPak为例，其基于OPC服务器技术的数据采集系统，保证了对超过500个数据点的更新时间为200毫秒。
在Softing公司的OPC服务器性能测试中，分别对基于本地的OPC应用 |
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