1、OPC接口技術接口技術談英姿東南大學自控系工業自動化教研室東南大學自控系工業自動化教研室 Assessment CommonWhat 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 interfa

2、ces ?內容提要內容提要概述概述OPC基本原理基本原理OPC自定義接口自定義接口HMI/SCADAHMI/SCADAData Acquisition工程工程部門部門產品制造產品制造測試質管部門測試質管部門維護部門維護部門Windows NT業務部門業務部門Internet/EthernetOPCDeviceNetFOUNDATONPROFIBUSEthernetWindows NTOPC數據采集數據采集PLCNNNN分分布布式式 I/ONNNN數據采集數據采集 運動控制運動控制可視監控可視監控Measurement-Pressure-Temp-Flow-LevelValvesPosition

3、ersPID ControlFieldbusSystemFieldPointSystemPLC SystemOPC ClientOPC ServerOPC ClientOPC ClientOPC ServerOPC ServerHMIExcelInternetSCADAHMISCADANNNNNNNNNNNN為什么需要為什么需要OPCSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverDisplayApplicationTrendApplicationReportApplicationOPC的解決方案的解決方案SoftwareDriv

4、erSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverOPCOPCOPCOPCDisplayApplicationTrendApplicationReportApplicationOPCOPCOPC概述概述OLEOLE for Process Control for Process Control(Object linking and embedding)(Object linking and embedding) now: Open Process Control Openess Productivity and Conectivity Openess Pr

5、oductivity and Conectivity OPCOPC（用于過程控制的（用于過程控制的OLEOLE）是一個工業標準。）是一個工業標準。OPCOPC由一些世界上占領先地位的自動化系統和硬件、由一些世界上占領先地位的自動化系統和硬件、軟件公司與微軟（軟件公司與微軟（MicrosoftMicrosoft）緊密合作而建立的。）緊密合作而建立的。OPCOPC定義了應用定義了應用MicrosoftMicrosoft操作系統在基于操作系統在基于PC PC 的客的客戶機之間交換自動化實時數據的方法。戶機之間交換自動化實時數據的方法。管理這個標準的國際組織是管理這個標準的國際組織是OPCOPC基金會

6、。基金會。 OPC的宗旨的宗旨OPC的宗旨是在的宗旨是在Microsoft COM、DCOM和和Active X技術的功能規程基礎技術的功能規程基礎上開發一個開放的和互操作的接口標準。上開發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這個標準的目標是促使自動化/控制應用、控制應用、現場系統現場系統/設備和商業設備和商業/辦公室應用之間辦公室應用之間具有更強大的互操作能力。具有更強大的互操作能力。 Before OPCABB PLCsTlmcanique PLCsSiemens PLCsMasterBusMMS driverXWAY driverProfinetdrivervisua

7、lizationhistorydata baseWith OPC: ABB Operator Workplace ConnectionABB AC800MTlmcanique TSXSiemens S7AC800MOPC serverSchneiderOPC serverSiemensOPC serverOperatorITapplication software is written independently from the type of controllerHistorian(Information Manager)MMSXWAYProfiNetthe drivers still e

8、xist,but the clients do notsee them anymoreOPC技術基礎技術基礎OPC技術基于微軟的技術基于微軟的OLE (現在的現在的Active X)、COM (部件對象模型部件對象模型)和和DCOM (分布式部件分布式部件對象模型對象模型)技術。技術。OPC包括一整套接口、屬性和方法的標準集，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自動化系統。用于過程控制和制造業自動化系統。 Active X/COM技術定義各種不同的軟件部件技術定義各種不同的軟件部件如何交互使用和分享數據。如何交互使用和分享數據。不論過程中采用什么軟件或設備，不論過程中采用什

9、么軟件或設備，OPC為多種為多種多樣的過程控制設備之間進行通信提供了公用多樣的過程控制設備之間進行通信提供了公用的接口。的接口。OPC技術基礎構成技術基礎構成Transport(TCP-IP, UDP, Queued)(Distributed) Component Object Model(COM / DCOM)Object Linking and Embedding (OLE)EthernetOLE for ProcessControl (OPC)only betweennodesOPC基金會基金會管理管理OPC標準的組織是標準的組織是OPC基金會。其基金會。其前身由一個前身由一個Fishe

10、r-Rosemount、Rockwell Software、Siemens、Opto22、Intellution和和Intuitive Technology等著名大公司組成專門的工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作組，僅僅用了短短的一年時間便開發出一個基本的可運行的出一個基本的可運行的OPC技術規范。技術規范。在在1996年年8月發布了簡化的、一步到位月發布了簡化的、一步到位的解決方案。的解決方案。 OPC基金會基金會OPC基金會的工作比其他許多標準化集團能夠基金會的工作比其他許多標準化集團能夠更高速運轉。原因十分簡單，只是由于更高速運轉。原因十分簡單，只是由于OPC

11、是是建立在已普遍使用的建立在已普遍使用的Mricrosoft標準基礎上。標準基礎上。而其他標準化集團必經完全從最基本開始定義而其他標準化集團必經完全從最基本開始定義標準，因此在其工作范圍內達成一致的意見往標準，因此在其工作范圍內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往是費時費力，自然其工作效率是不能和OPC基金會比擬的。基金會比擬的。 Micosoft是是OPC基金會的一個成員，已給予基金會的一個成員，已給予OPC基金會強有力的支持。但基金會強有力的支持。但Microsoft在在OPC中的作用主要在于其強大的后援支持，而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經驗的成

12、員公司指導讓具有豐富的行業經驗的成員公司指導OPC基基金會的工作。金會的工作。OPC基金會組織結構基金會組織結構 OPC中國基金會中國基金會OPC中國基金會的宗旨是在中國推廣中國基金會的宗旨是在中國推廣OPC，以，以消除中國與其它發達國家的信息差距。消除中國與其它發達國家的信息差距。通過定期召開中國基金會會員大會、制定相應通過定期召開中國基金會會員大會、制定相應的規章制度，同時針對中國市場建立相應的市的規章制度，同時針對中國市場建立相應的市場營銷體系，提供培訓、信息以及展會的組織，場營銷體系，提供培訓、信息以及展會的組織，以進一步加強各會員的利益，以本地化的形式以進一步加強各會員的利益，以本地

13、化的形式加強與加強與OPC基金會的聯系。基金會的聯系。/OPC 特性特性任何客戶機都可以與服務器連接任何客戶機都可以與服務器連接即插即用的互操作性即插即用的互操作性是其目標是其目標該標準已被該標準已被公開公開并出版并出版 OPC 基金會基金會是管理此工業標準的組織是管理此工業標準的組織 靈活性靈活性 接納所有類型的客戶機及服務器接納所有類型的客戶機及服務器 高效性高效性 優化快速傳輸數據優化快速傳輸數據 可以支持所有編程語言可以支持所有編程語言 C, C+, VB, Java, HTML, DHTML 可利用可利用Internet OPC as a

14、hubsource: Siemens WinCCOPC connection to databasesTools 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

15、)OPC serverDBODBCOPC for internal communication: AIP as exampleAIPaspectsAC800MOPC serverSchneiderOPC serverSiemensOPC serverAssetOptimizerEnterpriseHistorianaspectsOPC clientOPC serveraspect directoryOPCconnectionsaspectsaspectsOPC Connection to ERPDirect and Fieldbus access(local)OPC serverclient

16、application(OPC client)fieldbus(local)OPC serverFB ManagerfieldbusPLCFB agentfieldbusPLCFB agentdirect connectionfieldbus connectioncan also be a point-to-point linkclient application(OPC client)proprietary protocolThe OPC server is runningall the time, as soon as atleast one client is presentI/O de

17、vicesclients and servers run as parallel processesAccessing a server in another nodeTCP/IPstubDCOMTCP/IPOPC serverDCOMTCP/IPOPCserverDCOMFB Manager fieldbusDCOMclient application(OPC client)Limitation:does not work over firewalls.Solution: OPC XML (see later)COM/DCOM across multiple nodesOPC serverf

18、or BrandYapplication 1(OPC client)Fieldbus YFieldbusXdriversOPC serverfor BrandXOPC serverfor simulationpanelapplication 2(OPC client)OPC serverfor BrandZTCP/IPTCP/IPinput / output to plantEthernetapp3node 1connectivity nodeOPC基本原理基本原理通用通用OPC結構及組成結構及組成對象及接口概述對象及接口概述必需的接口定義必需的接口定義可選的接口定義可選的接口定義服務器地址空

19、間及配置服務器地址空間及配置時間同步與順序發送機制時間同步與順序發送機制永久存儲機制永久存儲機制EnumOPC對象屬性條目對象屬性條目通用通用OPC結構及組成結構及組成OPC數據訪問規范數據訪問規范OPC報警和事件規范報警和事件規范OPC數據交換規范數據交換規范OPC歷史數據訪問規范歷史數據訪問規范OPC批處理規范批處理規范OPC安全性規范安全性規范OPC XML規范規范OPC標準的發展歷史標準的發展歷史標準標準 版本版本 內容內容Data Access 3.0,2.0,1.0數據訪問規范Alarms and Events 1.10,1.00報警和事件規范Historical Data Acc

20、ess 1.0歷史數據存取規范Batch 2.0,1.0 批量過程規范Security 1.0 安全性規范Compliance 2.00.2 數據訪問標準的測試工具OPC XML 1.00,0.18 過程數據的XML規范OPC eXchange 1.0 數據交換規范OPC Commands 正在開發 命令規范OPC Common I/O 正在開發 公共I/O規范OPC Complex Data 正在開發復雜數據規范 OPCData AccessOPCAlarms & EventsOPCHDAhistory data baseOPCBatchbatchsystemOPCDXOPCUAUn

21、ified Architecture規范OPC數據訪問規范數據訪問規范OPC DA 的適用領域的適用領域底層傳感器往往使用專用接口和協議Device Specific I/O ControlData MonitorSub-SystemOPCOPC (通過DCOM)可以使用在各個子系統與管理終端之間OPC處于數據監視應用程序和專用的IO驅動軟件之間OPC數據訪問規范特點數據訪問規范特點基于基于COM 技術技術技術技術靈活支持多類應用程序靈活支持多類應用程序支持多類應用支持多類應用高效與可擴展性支持大型應用程序高效與可擴展性支持大型應用程序支支高性能支持網絡操作高性能支持網絡操作支持網絡操作支持網

22、絡操作易于理解易于理解易于理解易于理解被廣泛接受被廣泛接受被廣泛接受被廣泛接受OPC DA 能提供那類數據？能提供那類數據？傳感器的實時數據：傳感器的實時數據：溫度、壓力和流量控制參數控制參數：打開、關閉、運行和停如狀態信息狀態信息狀態信息硬件連接狀態硬件連接狀態軟件和子系統的狀態軟件和子系統的狀態總之， OPC DA 可以提供任何類型數據OPC DA每個OPC DA 服務器是一個獨立的對象服一對OPC DA 服務器提供了到現場數據源的服務供一個窗口窗口”數據通過對應的Tag 訪問 (Tag 的定義由生產商和硬件有關生產商有關)數據可以周期性輪詢或單次讀寫數據可以周期性輪詢或單次讀寫OPC報警

23、和事件規范報警和事件規范OPC AEOPC提供了提供了OPC服務器發生異常時，以服務器發生異常時，以及及OPC服務器設定事件到來時向服務器設定事件到來時向OPC客客戶發送通知的一種機制，通過使用戶發送通知的一種機制，通過使用OPC技術，能夠更好的捕捉控制過程中的各技術，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的處理。種報警和事件并給予相應的處理。OPC歷史數據訪問規范歷史數據訪問規范OPC提供了讀取存儲在過程數據存檔文提供了讀取存儲在過程數據存檔文件、數據庫或遠程終端設備中的歷史數件、數據庫或遠程終端設備中的歷史數據以及對其操作、編輯的方法。據以及對其操作、編輯的方法。HDA for

24、 Historical Data Access.OPC數據交換規范數據交換規范什么是OPC DX? OPC DX?將確定穿過以太網的現場總線網絡進行服務器到服務器的通信遠程組態配置和管理服務遠程組態配置和管理服務延伸OPC DA 標準標準OPC DX 將不影響現有的現場總線規將范范OPC數據交換規范數據交換規范誰需要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上的設備和控制器的數據進行交換并予以集成。并予以集成。自動化設備供應商自動化設備供應商期望提供符合開放性工業標準的產品，使之能互操作以及進行數據交換使之能互操作以及進行數據OPC DX 應用OP

25、C批處理規范批處理規范OPC Batch 的目的是使異構計算環境下的目的是使異構計算環境下不同的生產控制方案等有效地協同工作不同的生產控制方案等有效地協同工作.一個批處理服務器可以從其他一個批處理服務器可以從其他OPC數據數據訪問服務器或專用的批處理過程控制軟訪問服務器或專用的批處理過程控制軟件獲得數據件獲得數據.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: equipment capabilities, current operating conditions, historical contents recipe c