1現(xiàn)場總線及工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)第10章控制網(wǎng)絡(luò)集成與OPC技術(shù)主要內(nèi)容?

10.1控制網(wǎng)絡(luò)集成

?

10.2

OPC技術(shù)?

10.3OPC的應(yīng)用示例FCS的基礎(chǔ)是現(xiàn)場總線，它是現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成，是用于過程自動(dòng)化與制造自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場儀表或現(xiàn)場設(shè)備互聯(lián)的通信網(wǎng)絡(luò)。FCS是利用現(xiàn)場總線技術(shù)逐步發(fā)展形成的，它的基礎(chǔ)是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)（DistributedControlSystem，DCS）。?

10.1控制網(wǎng)絡(luò)集成

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusControlSystem，F(xiàn)CS）是一種分布式的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)，采用的是層次化的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。與此同時(shí)，Intranet和Internet發(fā)展迅速。在這樣的背景下，就更要發(fā)展FCS和網(wǎng)絡(luò)集成技術(shù)。10.1.1

FCS和DCS的集成方法

DCS已廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)過程自動(dòng)化，現(xiàn)場總線和FCS的應(yīng)用要借助于DCS，這樣既豐富了DCS的功能，又推動(dòng)了現(xiàn)場總線和FCS的發(fā)展。FCS和DCS的集成方法有三種：現(xiàn)場總線和DCS輸入輸出總線的集成；現(xiàn)場總線和DCS網(wǎng)絡(luò)的集成；FCS和DCS的集成。10.1.1

FCS和DCS的集成方法

DCS已廣泛地應(yīng)用于生產(chǎn)過程自動(dòng)化，現(xiàn)場總線和FCS的應(yīng)用要借助于DCS，這樣既豐富了DCS的功能，又推動(dòng)了現(xiàn)場總線和FCS的發(fā)展。FCS和DCS的集成方法有三種：現(xiàn)場總線和DCS輸入輸出總線的集成；現(xiàn)場總線和DCS網(wǎng)絡(luò)的集成；FCS和DCS的集成。10.1.2

FCS和Intranet的集成方法

FCS是一種分布式的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化系統(tǒng)，其基礎(chǔ)是現(xiàn)場總線，位于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的最底層，因而被稱為底層網(wǎng)（Infranet）。FCS的上層是Intranet，Intranet下面可以掛接多個(gè)FCS或DCS的底層網(wǎng)或控制網(wǎng)絡(luò)。FCS和Intranet的集成；FCS和Internet的集成；FCS和現(xiàn)場總線的集成。?

10.2OPC技術(shù)10.2.1

OPC技術(shù)基礎(chǔ)OPC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備級(jí)與過程管理級(jí)之間的信息交換，是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)開放性的重要方法，為多種現(xiàn)場總線之間的信息交換以及控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)之間的信息交互提供了較為方便的途徑。COM（ComponentObjectModel）是一個(gè)由微軟公司推出的開放的組件標(biāo)準(zhǔn)。COM標(biāo)準(zhǔn)包括規(guī)范和實(shí)現(xiàn)兩大部分。①COM②DCOM（1）COM/DCOM1、OPC規(guī)范基礎(chǔ)DCOM（DistributedComponentObjectModel）提供一種使COM組件加入網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的透明網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了在分布式計(jì)算環(huán)境下不同進(jìn)程之間的通信與協(xié)作，是建立在COM之上的一種規(guī)范和服務(wù)。三類COM對(duì)象：OPCServer對(duì)象，OPCGroup對(duì)象,OPCItem對(duì)象。所有的COM只能通過接口來進(jìn)行訪問。①OPC服務(wù)器對(duì)象②OPC接口（2）OPC服務(wù)器的對(duì)象與接口自定義接口與自動(dòng)化接口

OPC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范指OPC基金會(huì)最初制定的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，重點(diǎn)是對(duì)現(xiàn)場設(shè)備的在線數(shù)據(jù)進(jìn)行存取。該規(guī)范分為定制接口規(guī)范和自動(dòng)化接口規(guī)范，二者功能相似。存取服務(wù)器對(duì)象：服務(wù)器對(duì)象、組對(duì)象、項(xiàng)對(duì)象。2、OPC數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范（1）OPC服務(wù)對(duì)象及其的接口它是OPC服務(wù)器程序暴露的主要對(duì)象，客戶程序首先創(chuàng)建該對(duì)象再通過其接口完成所需功能。（2）OPC組對(duì)象的接口OPC組可提供讓客戶組織數(shù)據(jù)的方法，用戶將邏輯相關(guān)的一組數(shù)據(jù)作為OPC項(xiàng)添加到用一組中。（3）OPC項(xiàng)對(duì)象的接口OPC項(xiàng)對(duì)象表示與OPC服務(wù)器中數(shù)據(jù)的連接，包括：值、品質(zhì)、時(shí)間戳三個(gè)基本屬性。

OPC項(xiàng)不是實(shí)際的數(shù)據(jù)源，只是表示與數(shù)據(jù)源的連接。OPC報(bào)警和事件規(guī)范提供一種由服務(wù)器程序?qū)F(xiàn)場報(bào)警和事件通知客戶程序的機(jī)制，使工控軟件可以按照統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)處理現(xiàn)場的各種報(bào)警事件。OPC事件服務(wù)器主要包括OPC事件服務(wù)器對(duì)象、OPC時(shí)間預(yù)定對(duì)象、OPC事件區(qū)域?yàn)g覽對(duì)象。3、OPC報(bào)警與事件規(guī)范4、OPC歷史數(shù)據(jù)存取規(guī)范OPC歷史數(shù)據(jù)存取規(guī)范提供一種通用的歷史數(shù)據(jù)引擎，可以向感興趣的用戶和客戶程序提供額外的數(shù)據(jù)信息OPC批量過程規(guī)范基于OPC數(shù)據(jù)存取規(guī)范和IEC615-1歸集批量控制規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定，提供一種存取實(shí)時(shí)批量數(shù)據(jù)和設(shè)備信息的方法。5、OPC批量過程規(guī)范6、OPC安全性規(guī)范OPC服務(wù)器為應(yīng)用提供了重要的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，如果這些參數(shù)被誤修改將會(huì)產(chǎn)生無法預(yù)料的后果，因此需要防止未授權(quán)的操作。該規(guī)范提供了這樣一種專門的機(jī)制來保護(hù)這些敏感數(shù)據(jù)。

OPC技術(shù)是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)現(xiàn)場設(shè)備與過程管理信息進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)開放性的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)它為不同現(xiàn)場總線系統(tǒng)的集成提供了有效地軟件實(shí)現(xiàn)手段。10.2.2

基于OPC技術(shù)的系統(tǒng)級(jí)集成方法OPC以O(shè)LE/COM機(jī)制作為應(yīng)用程序級(jí)的通信標(biāo)準(zhǔn)，采用Client/Server（客戶機(jī)/服務(wù)器）模式，把開發(fā)訪問接口的任務(wù)放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家，以Server的形式提供給Client，并規(guī)定了一系列的接口標(biāo)準(zhǔn)，由Client負(fù)責(zé)創(chuàng)建Server的對(duì)象及訪問Server支持的接口，從而把硬件生成廠商與軟件開發(fā)人員有效地分離開來。DeviceNet、Profibus現(xiàn)場總線系統(tǒng)采用OPC技術(shù)集成的結(jié)構(gòu)?

10.3OPC的應(yīng)用示例不同控制網(wǎng)段之間的數(shù)據(jù)交換：借助OPC技術(shù)可以形成軟件解決方案。如果每種總線段都提供各自的OPC服務(wù)器，那么任何OPC客戶端軟件都可以通過一致的OPC接口訪問這些OPC服務(wù)器，從而獲取各個(gè)總線段的數(shù)據(jù)。所有總線段的信息都可以集中到一個(gè)客戶端軟件，并由這個(gè)客戶端軟件充當(dāng)信息的集散地。利用OPC實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)段的數(shù)據(jù)交換利用OPC連接FCS、DCS與PLC：OPC除了能連接異種控制網(wǎng)段之外，還可以連接不同類型的控制系統(tǒng)與設(shè)備。利用OPC連接不同類型的控制系統(tǒng)和設(shè)備利用OPC增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性：如果系統(tǒng)具備OPC的應(yīng)用條件，則當(dāng)現(xiàn)有系統(tǒng)需要添加新設(shè)備時(shí)，只需將新設(shè)備接入系統(tǒng)，安裝用于訪問該設(shè)備的OPC服務(wù)器，擴(kuò)展后的系統(tǒng)便可正常工作。新設(shè)備的添加并不影響系統(tǒng)其它部分的運(yùn)行和使用。利用OPC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展利用OPC訪問監(jiān)控軟件的專有數(shù)據(jù)庫：如果監(jiān)控軟件專有數(shù)據(jù)庫的開發(fā)商在提供數(shù)據(jù)庫的同時(shí)，也能提供一個(gè)可以訪問該數(shù)據(jù)庫的OPC服務(wù)器，通常是數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器（DA）或歷史數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器（HAD），那么當(dāng)有用戶要訪問這個(gè)工廠數(shù)據(jù)庫時(shí)，只需要按照OPC規(guī)范的要求編寫OPC客戶端程序，而無需了解該專有數(shù)據(jù)庫特定的接口要求。更重要的是，只要這些數(shù)據(jù)庫提供了OPCDA或HDA服務(wù)器，這個(gè)OPC客戶端程序就能夠用來訪問不同的數(shù)據(jù)庫。利用OPC訪問專有數(shù)據(jù)庫OPC與仿真功能和控制軟件的連接：當(dāng)沒有連接實(shí)際的現(xiàn)場設(shè)備時(shí)，OPC服務(wù)器可以提供仿真功能。當(dāng)OPC用于連接各種控制算法軟件時(shí)，控制算法軟件作為OPC客戶端，從OPC服務(wù)器獲得需要的數(shù)值，經(jīng)過控制算法運(yùn)算后，再將控制輸出傳遞給OPC服務(wù)器。將OPC用于先進(jìn)控制也是為了解決不同的控制軟件與不同的儀表、裝置和其應(yīng)用軟件之間的數(shù)據(jù)交換問題，同樣可避免接口的重復(fù)開發(fā)，使數(shù)據(jù)的交互更為暢通。OPC與仿真和控制軟件的連接互聯(lián)網(wǎng)上的OPC：OPC提供兩種在Internet和Intranet上交換數(shù)據(jù)的方案：OPC-DCOM