OPC技术在开放式DCS中的研究与应用
日期：2006-4-25 0:05:06 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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集散控制系统(DCS)是目前我国过程控制领域应用最为广泛，使用灵活且可靠性高的控制系统，它综合了计算机、网络通讯、自动控制、图形显示、冗余及诊断等先进技术，在电力及石油化工领域得到了广泛的应用。
控制系统中由于现场总线技术的发展，DCS得以将大部分的控制功能由中央控制室转移到现场设备(智能化仪表)。新一代DCS系统融入了现场总线技术，具有数据开放、信息共享的特点。OPC技术已逐渐成为解决数据交换的标准和规程。
目前，模拟仪表和DCS系统的技术已非常成熟，但现场总线正在变革传统的模拟仪表和DCS。现场总线为开放式互联网络，所有技术和标准都是公开的。现场总线产品可以很方便地适配各种计算机和总线系统，因而可以方便地构成过程测控系统，并将实时系统纳入生产管理信息系统,实现管控一体化。现场总线标准确定以后，所有产品将都遵循一个统一的标准，并且有相互可操作性，不同系统设备之间的连接变得简单、容易，各种软、硬件资源也将会更丰富。另外用户可以方便地共享网络数据库。
现场总线和现场总线控制系统(FCS)的应用要借助于DCS。FCS和DCS的集成方式有三种:现场总线和ＤＣＳ输入输出总线的集成，现场总线和ＤＣＳ网络的集成，FCS和DCS的集成。
DCS自动化系统最基本的功能主要包括数据采集、监视控制、信息显示、信息存储及报告、数据计算、事故追忆、事件顺序记录和报警处理等。随着总线技术的发展和工业PC机的广泛应用，DCS系统已从集中式系统向分布式系统、进而向开放式系统发展。
OPC(OLE for process control)的出现，建立了一套符合工业控制要求的通信接口规范，使控制软件可以高效、稳定地对硬件设备进行数据存取操作，系统应用软件之间也可以灵活地进行信息交互，极大提高了控制系统的互操作性和适应性。
OPC规范是由世界领先的自动化厂商与微软合作制定的一项工业标准,它以组件对象模型和分布式组件对象模型(COM/DCOM)技术为基础,采用客户/服务器(client/sever)模式，定义了一组COM对象及其接口规范。OPC规范定义了客户程序与服务器程序进行交互的方法,但并没有规定具体的实现,OPC服务器可由不同供应商提供,其代码决定了服务器访问物理设备的方式、数据处理等细节。但这些对OPC客户程序来说都是透明的,只需要遵循相同的规范或方法就能读取服务器中的数据。通过ＣＯＭ接口,OPC客户程序可以和一个或多个提供商的OPC服务器连接。同时一个OPC服务器也可以同多个客户程序相连，形成多对多的关系。任何支持OPC的产品都可以无缝地实现系统集成。由于OPC技术基于DCOM,所以客户程序和服务器可以分布在不同的主机上,形成网络化的监控系统。图1为OPC客户与服务器的互联模型示意图。
1 引言
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集散控制系统(DCS)是目前我国过程控制领域应用最为广泛，使用灵活且可靠性高的控制系统，它综合了计算机、网络通讯、自动控制、图形显示、冗余及诊断等先进技术，在电力及石油化工领域得到了广泛的应用。
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控制系统中由于现场总线技术的发展，DCS得以将大部分的控制功能由中央控制室转移到现场设备(智能化仪表)。新一代DCS系统融入了现场总线技术，具有数据开放、信息共享的特点。OPC技术已逐渐成为解决数据交换的标准和规程。
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2 开放式DCS系统WWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
在传统DCS的体系结构中，通信网络截止于控制站，现场仪表仍然是一对一模拟信号传输，信号需先集中再传输。DCS的核心思想是分散控制，集中监控，与工业过程打交道的过程测控站仍然是集中的，这与分散控制，集中监控的思想相违背。
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目前，模拟仪表和DCS系统的技术已非常成熟，但现场总线正在变革传统的模拟仪表和DCS。现场总线为开放式互联网络，所有技术和标准都是公开的。现场总线产品可以很方便地适配各种计算机和总线系统，因而可以方便地构成过程测控系统，并将实时系统纳入生产管理信息系统,实现管控一体化。现场总线标准确定以后，所有产品将都遵循一个统一的标准，并且有相互可操作性，不同系统设备之间的连接变得简单、容易，各种软、硬件资源也将会更丰富。另外用户可以方便地共享网络数据库。
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现场总线和现场总线控制系统(FCS)的应用要借助于DCS。FCS和DCS的集成方式有三种:现场总线和ＤＣＳ输入输出总线的集成，现场总线和ＤＣＳ网络的集成，FCS和DCS的集成。
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DCS自动化系统最基本的功能主要包括数据采集、监视控制、信息显示、信息存储及报告、数据计算、事故追忆、事件顺序记录和报警处理等。随着总线技术的发展和工业PC机的广泛应用，DCS系统已从集中式系统向分布式系统、进而向开放式系统发展。
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3 OPC技术规范概述WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
多年以来，工业控制系统一直为现场智能仪表与企业综合自动化系统的其他部分之间的数据共享问题所困扰。基于不同计算机的系统有不同的数据格式,即使系统的软、硬件相同,而采用的数据交换协议不同，依然存在这种问题。传统的解决方案是通过大量的I/O驱动程序(Driver)连接控制系统各部分之间的接口。开发商构造一个完整的控制系统需要大量的驱动程序，如果再考虑兼容不同硬件厂商的产品，那么驱动程序的数量将更加庞大，软、硬件厂商都无力独自承担这项工作。
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OPC(OLE for process control)的出现，建立了一套符合工业控制要求的通信接口规范，使控制软件可以高效、稳定地对硬件设备进行数据存取操作，系统应用软件之间也可以灵活地进行信息交互，极大提高了控制系统的互操作性和适应性。
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OPC规范是由世界领先的自动化厂商与微软合作制定的一项工业标准,它以组件对象模型和分布式组件对象模型(COM/DCOM)技术为基础,采用客户/服务器(client/sever)模式，定义了一组COM对象及其接口规范。OPC规范定义了客户程序与服务器程序进行交互的方法,但并没有规定具体的实现,OPC服务器可由不同供应商提供,其代码决定了服务器访问物理设备的方式、数据处理等细节。但这些对OPC客户程序来说都是透明的,只需要遵循相同的规范或方法就能读取服务器中的数据。通过ＣＯＭ接口,OPC客户程序可以和一个或多个提供商的OPC服务器连接。同时一个OPC服务器也可以同多个客户程序相连，形成多对多的关系。任何支持OPC的产品都可以无缝地实现系统集成。由于OPC技术基于DCOM,所以客户程序和服务器可以分布在不同的主机上,形成网络化的监控系统。图1为OPC客户与服务器的互联模型示意图。
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