OPC是干什么的

admin

opc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 OLE2技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。 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： 1）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。
2）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。

一、OPC通信

现在市场上的数据源有很多种形式：plc、dcs、数据库、Scale 、RTU等等。数据也可以通过多种媒介传输，如以太网、无限通讯、串口通讯等。过程应用所依赖的操作系统也可以不同：Unix、Windows。

过去，设备供应商提供自己的驱动程序来获取数据。但这样以来，供应商就以一种专权享有的方式储存下来。当用户每次需要对系统进行改进或扩张时，用户就必须和同一家设备供应商联系。从另一个角度来看，在传统的控制系统中，智能设备之间及智能设备与控制系统软件之间的信息共享是通过驱动程序来实现的。不同厂家的设备使用不同的驱动程序，致使工业控制软件中包含越来越多的底层通讯模块。另外，由于相对特定应用的驱动程序一般不支持硬件特点的变化，这样，使得工业控制软、硬件的的升级和维护都极为不便。还有，在同一个时刻，两个客户应用一般不能对同一个设备进行读写，因为他们拥有不同的、相互独立的驱动程序。同时对同一个设备进行操作，可能会导致冲突甚至系统崩溃。

OPC技术的出现很好的解决了这些问题。OPC技术的出现解决了这种客户相对被动的局面，因为它是一种技术平台。不论客户端是谁，不论客户端使用哪种工程控制软件，只要它理解OPC语言，都可以顺畅无阻的从设备中取得数据。

作为有20年基础的强大技术平台，OPC拥有一整套包括接口、属性和方法的标准集。从而提供给用户用于过程控制和工业自动化应用。举个例子来说明，在一个庞大的数据共享网络中，OPC扮演什么样的角色。一个跨国公司中有来自各个国家的人，说不同的母语，但他们却能很好的交流，这就是英语作为交流平台的作用。同样，OPC就扮演这样一个数据传译器的作用。

二、应用案例介绍

某石化工厂

三个不同的数据源：PLC、震动观测系统、计算引擎

传送数据到三个不同的应用程序。

基本要求：硬件工作负荷最小化、软件应用成本最小化、软件购置成本最小化。

没有OPC技术的传统解决方案：图

让每一个控制应用程序和通过中间特制驱动或接口（如RDI）从不同数据源中提取所需数据。举例来说，Wonderware公司的InTouch人机界面是用于可视化工业过程控制的软件，它需要一个IO驱动，用安全通讯协议TSAA交流；另一个驱动通过Modbus通讯协议从BNC振动源中读取数据；还需要一个驱动和Excell电子表格动态交换。这样以来，每一个应用程序和每一个数据出处都需要一个中间驱动或者接口。一共需要9个这样的接口才能满足客户要求，财力、人力耗费较大。当以后需要更多的数据源或更多的应用程序时，将更为麻烦。从技术角度说，如果两个应用程序恰好对同一个设备进行了访问或操作，它们相互独立的驱动程序可能会引起访问上的冲突，从而导致系统出问题。此方案保守估计：10天 5万美元。

应用OPC技术的解决方案：图

提供3个OPC服务器，分别给Triconex PLC，BNC振动源和Excell电子表格。这些服务器是Matrikon公司已经开发好的，针对不同协议的数据接口，不需要投入开发费用、时间。作为客户端的三个应用软件业都是支持OPC接口的。这样以来，OPC服务器和应用软件之间实行OPC实时数据通讯。当OPC服务器接收到来自3个不同应用程序对同一个数据点的访问要求时，数据源只需传输该数据一次到相应的OPC服务器便可满足应用软件的要求。相比原来的数据传输量来说，OPC技术大大减少了对数据源也就是硬件设备的负担，从而延长了它们的寿命。此方案：2天，1万美元

快：因为应用OPC服务器即用即拿，即插即用。省：因为开发的人力物力已经完成，所需OPC服务器数量不会太多。

这个案例中，所有的OPC服务器可以安装在一台PC机上进行操作，彼此互相独立。且OPC服务器并不占用处理器的很多时间和容量。但霍尼韦尔的PHD数据库必须单独安装在另外一台PC机上，这是因为霍尼韦尔要求在安装它的数据库的机器上不要安装其他的服务器和软件。

OPC技术的广泛应用还在于它非常好的延展性。比如说，随着客户业务量的增大，客户希望扩大系统规模，那么客户所需要做的就是将原有的硬件设置不断复制。虽然连接的硬件设备可能不同，但是从硬件设计的角度讲，客户已经节省了很多时间和成本。

三、OPC发展史

  1990：微软提供了动态数据互换技术  DDE/NetDDE

  1992：对象技术与嵌入技术 OLE2.0技术逐渐成熟 COM/DCOM技术用于不同对象间的数据交换

  1995：OPC初现端倪。人们开始研究工业控制界是否能够应用开放式通信领域的面向对象技术。OPC Task Force formed

  1996：OPC基金会成立OPC DA （OPC数据访问规范）1.0         

  1998：OPC DA 2.0 released

  2003：OPC DA 3.0 released  此二版本最为流行

  2008：OPC UA 中，OPC服务器将于任何形式数据兼容，发行受阻。

总结：什么是OPC

    -OLE （Object Linking & Embeding）for Process Contrl

    -微软公司对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用

    -基于Microsoft’s ActiveX (OLE), COM, DCOM技术，XML

    -采用客户端/服务器（Client/Server）结构

    -接口、方法和属性的标准集

    -将通讯协议与设备/应用隔离

微软的OLE、COM定义了各种不同的软件如何交互使用和分享数据，从而使得OPC能够提供通用的接口，用于各种过程控制设备之间的通讯，不论过程中采用何种应用软件和硬件设备。

四、OPC标准（由OPC基金会制定和维护）

  现有的OPC规范：

Data Access （实时数据访问）3.0

Historical Data Access（历史数据访问）1.2

Alarms & Events（报警和事件）1.1

Security（安全性）1.0

DX（Data Exchange）（数据交换）1.0

XML DA（过程数据）2.0

Batch（批量过程）2.0

Complex Data（复杂数据）1.0

即将发布的OPC规范

OPC UA 统一体系结构

五、OPC当前状况

由于OPC技术的强大传输性能，现在所有的主要过程控制软件都支持OPC接口，也就是说，都能够作为OPC客户端/服务器进行数据传输。通用所有主要的硬件设备，如PLC、DCS也都有相应可以和其工作的OPC服务器并在市场上流通，方便客户根据不同的需要选择不同的服务器，从硬件中读取数据。

OPC系统已成为中国工业自动化领域的缺省方案，90%以上的控制系统会用到OPC产品。基本上，所有提供自动化软件解决方案的厂商都可以全方位的支持OPC。

  OPC的标准规范群由OPC基金会维护，也就是说这些规范会根据最新的科技、最新的客户要求做相应调整，其变化指导者OPC客户端和服务器的开发做出及时更新，从而保证客户拿到的OPC产品功能最新、最强大。

六、OPC服务器

在OPC结构中，OPC服务器扮演十分重要的角色，

与任何产生数据的实体兼容：

-硬件设备：DCS，PLC，扫描仪，电子设备…

-应用软件：hmi，历史数据库，震动检测器…

-通讯协议：DDE，Modbus，ODBC，GenCS…

-操作系统：Windows，UNIX，VMS，Macintosh，嵌入式OS…

即OPC服务器可以从上面任何一种形式的数据产生实体中读取数据。这个实体可以是霍尼韦尔PHD的Application，也可以是Modbus的通讯协议，还可以是一种PLC，也就是一种Device（硬件设备），或者是一种Platform

七、OPC客户端

OPC客户端同样扮演重要的角色，是用来从OPC服务器获取数据的软件程序

单向地向OPC服务器发出请求，服务器响应。

对OPC而言，最简单的应用：人机界面HMI可以看作是连接到OPC服务器的客户端应用

八、OPC DA介绍

OPC DA （Data Access）-标准化的的实时数据访问方式

OPC DA 让硬件设备、应用软件的应用与被传输的数据内容（数据项）无关

OPC实时数据访问规范使得每一个OPC服务器都有一个标准访问方式，从过程控制的软件、硬件中读取数据。OPC客户端也用同样的标准来接收数据。

正是由于有了这种数据访问规范，数据才能在各个智能设备之间以及控制系统软件之间达到共享。

每一数据项包括：数值，质量和时间标识

每一个重要的PLC和DCS都有相应的OPC DA服务器

每一个重要的过程控制应用程序都有OPC DA 客户端

OPC DA用法

……

仅传送当前值而不是过去值

时间标签

……

MatrikonOPC

三个免费软件

-OPC Explorer浏览器：是Matrikon公司特有的OPC客户端，从OPC服务器中读取信息，帮助校正OPC服务器是否工作正常，查看OPC通信网络是否正常

-OPC Simulation Server （OPC模拟服务器）：例如已有客户端应用程序，但不能确定其是否正常工作时，可用模拟服务器检测。

-OPC Sniffer（OPC监测器）：帮助检查OPC客户端和服务器的通讯故障，自动记录所有在OPC接口的活动。如果OPC出了问题，可把这些信息发给OPC的供应商以帮助解决

MatrikonOPC：产品最多，最佳支持

结论：

什么是OPC？

OPC是一个工业通信标准，它定义过程控制数据如何在软硬件应用中传输，也就是说，OPC为工业自动化软件面向对象的开发提供了一个统一的标准。这个标准定义了应用微软操作系统在给予客户的PC机之间交换自动化实时数据的方法。

OPC技术的优势

提供统一的数据访问接口

选择最优的解决方案

开放式通信

即插即用         ：只需安装在PC机上

众多厂家支持的接口：众多应用程序软件默认的接口

容易使用，无需繁杂的调试：在安装中已调试完成；对一个基本的操作，只需安装客户端和服务器，然后点击链接通信的按钮

OPC帮您降低成本：

OPC课程2：OPC基本知识介绍2——OPC的应用

一．OPC读取设备数据的步骤：

1.连接到OPC服务器；2.创建组；3.选择&添加数据项；4.验证；5.读/写操作

二．OPC服务器的通信原理

数据源Device←→ Device Protocol， Standard Interface →  图略

当OPC服务器与数据源进行通信的时，它以数据源所遵循的支持的本地通信协议。（以数据源能够理解的语言与数据源交涉）。另一面，它与客户端通信时，则使用OPC语言。内部转换。

一个OPC服务器连接到多于一个的客户端，可与OPC服务器不在同一个PC机上。

三．OPC服务器的调试

可创建多个不同类型的连接。

例如 创建TCP/IP连接

必需的设置：

-IP或者主机名

-Modbus 地址（默认是0，0是广播命令，一般要修改）

-Portable Number（若不采用默认值）

别名的创建

王栋春

学习了