1、OPC接口技術(shù),談英姿 東南大學(xué)自控系工業(yè)自動化教研室,1,Assessment Common,What is the objective of OPC ? On which technology does OPC rely ? What is an OPC Server ? Which are the main OPC specifications ? What are the components of the OPC DA Automation Interface ? How does an automation platform use the OPC interfaces ?,2,內(nèi)

2、容提要,概述 OPC基本原理 OPC自定義接口,3,4,5,PID Control,Fieldbus System,FieldPoint System,PLC System,OPC Client,OPC Server,OPC Client,OPC Client,OPC Server,OPC Server,HMI,Excel,Internet,SCADA,HMI,SCADA,6,為什么需要OPC,7,OPC的解決方案,8,概述,OLE for Process Control (Object linking and embedding) now: Open Process Control Open

3、ess Productivity and Conectivity OPC（用于過程控制的OLE）是一個工業(yè)標準。 OPC由一些世界上占領(lǐng)先地位的自動化系統(tǒng)和硬件、軟件公司與微軟（Microsoft）緊密合作而建立的。 OPC定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC 的客戶機之間交換自動化實時數(shù)據(jù)的方法。 管理這個標準的國際組織是OPC基金會。,9,OPC的宗旨,OPC的宗旨是在Microsoft COM、DCOM和Active X技術(shù)的功能規(guī)程基礎(chǔ)上開發(fā)一個開放的和互操作的接口標準。 這個標準的目標是促使自動化/控制應(yīng)用、現(xiàn)場系統(tǒng)/設(shè)備和商業(yè)/辦公室應(yīng)用之間具有更強大的互操作能力。,10

4、,Before OPC,ABB PLCs,Tlmcanique PLCs,Siemens PLCs,MasterBus MMS driver,XWAY driver,Profinet driver,visualization,history data base,11,With OPC: ABB Operator Workplace Connection,ABB AC800M,Tlmcanique TSX,Siemens S7,AC800MOPC server,SchneiderOPC server,SiemensOPC server,OperatorIT,application softwar

5、e is written independently from the type of controller,Historian (Information Manager),MMS,XWAY,ProfiNet,the drivers still exist, but the clients do not see them anymore,12,OPC技術(shù)基礎(chǔ),OPC技術(shù)基于微軟的OLE (現(xiàn)在的Active X)、COM (部件對象模型)和DCOM (分布式部件對象模型)技術(shù)。 OPC包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過程控制和制造業(yè)自動化系統(tǒng)。 Active X/COM技術(shù)定義各種不同

6、的軟件部件如何交互使用和分享數(shù)據(jù)。 不論過程中采用什么軟件或設(shè)備，OPC為多種多樣的過程控制設(shè)備之間進行通信提供了公用的接口。,13,OPC技術(shù)基礎(chǔ)構(gòu)成,only between nodes,14,OPC基金會,管理OPC標準的組織是OPC基金會。其前身由一個Fisher-Rosemount、Rockwell Software、Siemens、Opto22、Intellution和Intuitive Technology等著名大公司組成專門的工作組，僅僅用了短短的一年時間便開發(fā)出一個基本的可運行的OPC技術(shù)規(guī)范。在1996年8月發(fā)布了簡化的、一步到位的解決方案。,15,OPC基金會,OPC基金

7、會的工作比其他許多標準化集團能夠更高速運轉(zhuǎn)。原因十分簡單，只是由于OPC是建立在已普遍使用的Mricrosoft標準基礎(chǔ)上。而其他標準化集團必經(jīng)完全從最基本開始定義標準，因此在其工作范圍內(nèi)達成一致的意見往往是費時費力，自然其工作效率是不能和OPC基金會比擬的。 Micosoft是OPC基金會的一個成員，已給予OPC基金會強有力的支持。但Microsoft在OPC中的作用主要在于其強大的后援支持，而讓具有豐富的行業(yè)經(jīng)驗的成員公司指導(dǎo)OPC基金會的工作。,16,OPC基金會組織結(jié)構(gòu),17,OPC中國基金會,OPC中國基金會的宗旨是在中國推廣OPC，以消除中國與其它發(fā)達國家的信息差距。 通過定期召開

8、中國基金會會員大會、制定相應(yīng)的規(guī)章制度，同時針對中國市場建立相應(yīng)的市場營銷體系，提供培訓(xùn)、信息以及展會的組織，以進一步加強各會員的利益，以本地化的形式加強與OPC基金會的聯(lián)系。 /,18,OPC 特性,任何客戶機都可以與服務(wù)器連接 即插即用的互操作性是其目標 該標準已被公開并出版 OPC 基金會是管理此工業(yè)標準的組織 靈活性 接納所有類型的客戶機及服務(wù)器 高效性 優(yōu)化快速傳輸數(shù)據(jù) 可以支持所有編程語言 C, C+, VB, Java, HTML, DHTML 可利用Internet ,19,OPC as a hub,source: Siemens W

9、inCC,20,OPC connection to databases,Tools allow to build an OPC DA interface to any ODBC - equipped database. The database internal structure (exposed through queries) is reflected as a hierarchy of OPC items. This allows to give a unified access to simple items.,application (OPC client),OPC server,

10、DB,ODBC,21,OPC for internal communication: AIP as example,22,OPC Connection to ERP,23,Direct and Fieldbus access,(local) OPC server,client application (OPC client),fieldbus,(local) OPC server,FB Manager,fieldbus,PLC,FB agent,fieldbus,PLC,FB agent,direct connection,fieldbus connection,can also be a p

11、oint-to-point link,client application (OPC client),proprietary protocol,The OPC server is running all the time, as soon as at least one client is present,I/O devices,clients and servers run as parallel processes,24,Accessing a server in another node,TCP/IP,stub,DCOM,TCP/IP,OPC server,DCOM,TCP/IP,OPC

12、 server,DCOM,FB Manager,fieldbus,DCOM,client application (OPC client),Limitation: does not work over firewalls. Solution: OPC XML (see later),25,COM/DCOM across multiple nodes,OPC server for BrandY,application 1 (OPC client),Fieldbus Y,FieldbusX,drivers,OPC server for BrandX,OPC server for simulatio

13、n,panel,application 2 (OPC client),OPC server for BrandZ,TCP/IP,TCP/IP,input / output to plant,Ethernet,app3,node 1,connectivity node,26,OPC基本原理,通用OPC結(jié)構(gòu)及組成 對象及接口概述 必需的接口定義 可選的接口定義 服務(wù)器地址空間及配置 時間同步與順序發(fā)送機制 永久存儲機制 EnumOPC對象屬性條目,27,通用OPC結(jié)構(gòu)及組成,OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范 OPC報警和事件規(guī)范 OPC數(shù)據(jù)交換規(guī)范 OPC歷史數(shù)據(jù)訪問規(guī)范 OPC批處理規(guī)范 OPC安全性規(guī)范 O

14、PC XML規(guī)范,28,OPC標準的發(fā)展歷史,29,標準 版本 內(nèi)容Data Access 3.0,2.0,1.0數(shù)據(jù)訪問規(guī)范Alarms and Events 1.10,1.00報警和事件規(guī)范Historical Data Access 1.0歷史數(shù)據(jù)存取規(guī)范Batch 2.0,1.0 批量過程規(guī)范Security 1.0 安全性規(guī)范Compliance 2.00.2 數(shù)據(jù)訪問標準的測試工具OPC XML 1.00,0.18 過程數(shù)據(jù)的XML規(guī)范OPC eXchange 1.0 數(shù)據(jù)交換規(guī)范OPC Commands 正在開發(fā) 命令規(guī)范OPC Common I/O 正在開發(fā) 公共I/O規(guī)范OP

15、C Complex Data 正在開發(fā)復(fù)雜數(shù)據(jù)規(guī)范,30,OPC Data Access,OPCAlarms & Events,OPCHDA,history data base,OPCBatch,batch system,OPCDX,OPCUA,Unified Architecture規(guī)范,31,OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范,32,OPC DA 的適用領(lǐng)域,底層傳感器往往 使用專用接口和協(xié)議,Device Specific I/O Control,Data Monitor Sub-System,OPC,OPC (通過DCOM)可以 使用在各個子系統(tǒng)與 管理終端之間,OPC處于數(shù)據(jù)監(jiān)視應(yīng)用程序 和專用的I

16、O驅(qū)動軟件之間,33,OPC數(shù)據(jù)訪問規(guī)范特點,基于COM 技術(shù)技術(shù) 靈活支持多類應(yīng)用程序支持多類應(yīng)用 高效與可擴展性支持大型應(yīng)用程序支 高性能支持網(wǎng)絡(luò)操作支持網(wǎng)絡(luò)操作 易于理解易于理解 被廣泛接受被廣泛接受,34,OPC DA 能提供那類數(shù)據(jù)？,傳感器的實時數(shù)據(jù)：溫度、壓力和流量 控制參數(shù)：打開、關(guān)閉、運行和停如 狀態(tài)信息狀態(tài)信息 硬件連接狀態(tài)硬件連接狀態(tài) 軟件和子系統(tǒng)的狀態(tài)軟件和子系統(tǒng)的狀態(tài) 總之， OPC DA 可以提供任何類型數(shù)據(jù),35,OPC DA,每個OPC DA 服務(wù)器是一個獨立的對象服一對 OPC DA 服務(wù)器提供了到現(xiàn)場數(shù)據(jù)源的服務(wù)供一個窗口窗口” 數(shù)據(jù)通過對應(yīng)的Tag 訪問

17、(Tag 的定義由生產(chǎn)商和硬件有關(guān)生產(chǎn)商有關(guān)) 數(shù)據(jù)可以周期性輪詢或單次讀寫數(shù)據(jù)可以周期性輪詢或單次讀寫,36,OPC報警和事件規(guī)范OPC AE,OPC提供了OPC服務(wù)器發(fā)生異常時，以及OPC服務(wù)器設(shè)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(shù)，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(yīng)的處理。,37,OPC歷史數(shù)據(jù)訪問規(guī)范,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(shè)備中的歷史數(shù)據(jù)以及對其操作、編輯的方法。,38,HDA for Historical Data Access,.,39,OPC數(shù)據(jù)交換規(guī)范,什么是OPC DX? OPC DX? 將確定穿過

18、以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)進行服務(wù)器到服務(wù)器的通信遠程組態(tài)配置和管理服務(wù)遠程組態(tài)配置和管理服務(wù) 延伸OPC DA 標準標準 OPC DX 將不影響現(xiàn)有的現(xiàn)場總線規(guī)將范范,40,OPC數(shù)據(jù)交換規(guī)范,誰需要OPC DX? OPC DX? 自動化用戶自動化用戶 希望有一套開放性的標準有以把各家以太網(wǎng)上的設(shè)備和控制器的數(shù)據(jù)進行交換并予以集成。并予以集成。 自動化設(shè)備供應(yīng)商自動化設(shè)備供應(yīng)商 期望提供符合開放性工業(yè)標準的產(chǎn)品，使之能互操作以及進行數(shù)據(jù)交換使之能互操作以及進行數(shù)據(jù),41,OPC DX 應(yīng)用,42,OPC批處理規(guī)范,OPC Batch 的目的是使異構(gòu)計算環(huán)境下不同的生產(chǎn)控制方案等有效地協(xié)同工作. 一個批處理服務(wù)器可以從其他OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器或?qū)Ｓ玫呐幚磉^程控制軟件獲得數(shù)據(jù).,43,OPC Batch,Based on: IEC 61512-1 Batch Control Part 1: Models and Terminology (ANSI/ISA S88.01 1995) ISA-dS88.02-2000 draft 17 of May 2000 Allows to access: