《OPC通讯协议介绍》PPT课件.ppt

OPC接口技术 谈英姿 东南大学自控系工业自动化教研室 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 ? 内容提要 概述 OPC基本原理 OPC自定义接口 HMI/SCADAHMI/SCADA Data Acquisition 工程部门产品制造 测试质管部门 维护部门 Windows NT 业务部门 Internet/Ethernet OPC DeviceNet FOUNDATON PROFIBUS Ethernet Windows NT OPC 数据采集PLC NNNN 分布式 I/O NNNN 数据采集 运动控制 可视监控 Measurement -Pressure -Temp -Flow -Level Valves Positioners PID Control Fieldbus System FieldPoint System PLC System OPC Client OPC Server OPC ClientOPC Client OPC ServerOPC Server HMIExcelInternet SCADA HMI SCADA NNNN NNNN NNNN 为什么需要OPC Software Driver Software Driver Software Driver Software Driver Display Application Trend Application Report Application OPC的解决方案 Software Driver Software Driver Software Driver Software Driver OPCOPCOPCOPC Display Application Trend Application Report Application OPCOPCOPC 概述 OLE for Process Control (Object linking and embedding) now: Open Process Control Openess Productivity and Conectivity OPC（用于过程控制的OLE）是一个工业标准。 OPC由一些世界上占领先地位的自动化系统和硬件 、软件公司与微软（Microsoft）紧密合作而建立的 。 OPC定义了应用Microsoft操作系统在基于PC 的客 户机之间交换自动化实时数据的方法。 管理这个标准的国际组织是OPC基金会。 OPC的宗旨 OPC的宗旨是在Microsoft COM、 DCOM和Active X技术的功能规程基础 上开发一个开放的和互操作的接口标准 。 这个标准的目标是促使自动化/控制应用 、现场系统/设备和商业/办公室应用之 间具有更强大的互操作能力。 Before OPC ABB PLCsTlmcanique PLCs Siemens PLCs MasterBus MMS driver XWAY driver Profinet driver visualization history data base With OPC: ABB Operator Workplace Connection ABB AC800M Tlmcanique TSX Siemens S7 AC800M OPC server Schneider OPC server Siemens OPC server OperatorIT application software is written independently from the type of controller Historian (Information Manager) MMSXWAYProfiNet the drivers still exist, but the clients do not see them anymore OPC技术基础 OPC技术基于微软的OLE (现在的Active X)、 COM (部件对象模型)和DCOM (分布式部件对 象模型)技术。 OPC包括一整套接口、属性和方法的标准集， 用于过程控制和制造业自动化系统。 Active X/COM技术定义各种不同的软件部件 如何交互使用和分享数据。 不论过程中采用什么软件或设备，OPC为多种 多样的过程控制设备之间进行通信提供了公用 的接口。 OPC技术基础构成 Transport (TCP-IP, UDP, Queued) ActiveXActiveX (Distributed) Component Object Model (COM / DCOM) Object Linking and Embedding (OLE) Ethernet OLE for Process Control (OPC) only between nodes OPC基金会 管理OPC标准的组织是OPC基金会。其 前身由一个Fisher-Rosemount、 Rockwell Software、Siemens、 Opto22、Intellution和Intuitive Technology等著名大公司组成专门的工 作组，仅仅用了短短的一年时间便开发 出一个基本的可运行的OPC技术规范。 在1996年8月发布了简化的、一步到位 的解决方案。 OPC基金会 OPC基金会的工作比其他许多标准化集团能够 更高速运转。原因十分简单，只是由于OPC是 建立在已普遍使用的Mricrosoft标准基础上。 而其他标准化集团必经完全从最基本开始定义 标准，因此在其工作范围内达成一致的意见往 往是费时费力，自然其工作效率是不能和OPC 基金会比拟的。 Micosoft是OPC基金会的一个成员，已给予 OPC基金会强有力的支持。但Microsoft在 OPC中的作用主要在于其强大的后援支持，而 让具有丰富的行业经验的成员公司指导OPC基 金会的工作。 OPC基金会组织结构 OPC中国基金会 OPC中国基金会的宗旨是在中国推广OPC，以 消除中国与其它发达国家的信息差距。 通过定期召开中国基金会会员大会、制定相应 的规章制度，同时针对中国市场建立相应的市 场营销体系，提供培训、信息以及展会的组织 ，以进一步加强各会员的利益，以本地化的形 式加强与OPC基金会的联系。 / OPC 特性 任何客户机都可以与服务器连接 即插即用的互操作性是其目标 该标准已被公开并出版 OPC 基金会是管理此工业标准的组织 灵活性 接纳所有类型的客户机及服务器 高效性 优化快速传输数据 可以支持所有编程语言 C, C+, VB, Java, HTML, DHTML 可利用Internet OPC as a hub source: Siemens WinCC 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 DB ODBC OPC for internal communication: AIP as example AIP aspects AC800M OPC server Schneider OPC server Siemens OPC server Asset Optimizer Enterprise Historian aspects OPC client OPC server aspect directory OPC connections aspects aspects OPC Connection to ERP 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 connectionfieldbus connection can also be a point-to- point link client application (OPC client) proprieta ry 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 Accessing a server in another node TCP/IP stub DCOM TCP/IP OPC server DCOM TCP/IP OPC server DCOM FB Manager fieldbus DCOM client application (OPC client) Limitation: does not work over firewalls. Solution: OPC XML (see later) COM/DCOM across multiple nodes OPC server for BrandY application 1 (OPC client) Fieldbus Y Fieldbus X drivers OPC server for BrandX OPC server for simulation panel application 2 (OPC client) OPC server for BrandZ TCP/IPTCP/IP input / output to plant Ethernet app3 node 1 connectivity node OPC基本原理 通用OPC结构及组成 对象及接口概述 必需的接口定义 可选的接口定义 服务器地址空间及配置 时间同步与顺序发送机制 永久存储机制 EnumOPC对象属性条目 通用OPC结构及组成 OPC数据访问规范 OPC报警和事件规范 OPC数据交换规范 OPC历史数据访问规范 OPC批处理规范 OPC安全性规范 OPC XML规范 OPC标准的发展历史 标准 版本 内容 Data Access 3.0,2.0,1.0 数据访问规范 Alarms and Events 1.10,1.00 报警和事件规范 Historical Data Access 1.0 历史数据存取规范 Batch 2.0,1.0 批量过程规范 Security 1.0 安全性规范 Compliance 2.00.2 数据访问标准的测试工具 OPC XML 1.00,0.18 过程数据的XML规范 OPC eXchange 1.0 数据交换规范 OPC Commands 正在开发 命令规范 OPC Common I/O 正在开发 公共I/O规范 OPC Complex Data 正在开发 复杂数据规范 OPC Data Access OPC Alarms & Events OPC HDA history data base OPC Batch batch system OPC DX OPC UA Unified Architecture规范 OPC数据访问规范 OPC DA 的适用领域 底层传感器往往 使用专用接口和协议 Device Specific I/O Control Data Monitor Sub-System OPC OPC (通过DCOM)可以 使用在各个子系统与 管理终端之间 OPC处于数据监视应用程序 和专用的IO驱动软件之间 OPC数据访问规范特点 基于COM 技术技术 灵活支持多类应用程序支持多类应用 高效与可扩展性支持大型应用程序支 高性能支持网络操作支持网络操作 易于理解易于理解 被广泛接受被广泛接受 OPC DA 能提供那类数据？ 传感器的实时数据：温度、压力和流量 控制参数：打开、关闭、运行和停如 状态信息状态信息 硬件连接状态硬件连接状态 软件和子系统的状态软件和子系统的状态 总之， OPC DA 可以提供任何类型数据 OPC DA 每个OPC DA 服务器是一个独立的对象服一对 OPC DA 服务器提供了到现场数据源的服务供 一个窗口窗口” 数据通过对应的Tag 访问 (Tag 的定义由生产商和硬件有关生产商有关) 数据可以周期性轮询或单次读写数据可以周期 性轮询或单次读写 OPC报警和事件规范 OPC AE OPC提供了OPC服务务器发发生异常时时，以 及OPC服务务器设设定事件到来时时向OPC客 户发户发 送通知的一种机制，通过过使用OPC 技术术，能够够更好的捕捉控制过过程中的各 种报报警和事件并给给予相应应的处处理。 OPC历史数据访问规范 OPC提供了读读取存储储在过过程数据存档文 件、数据库库或远远程终终端设备设备 中的历历史数 据以及对对其操作、编辑编辑 的方法。 HDA for Historical Data Access . OPC数据交换规范 什么是OPC DX? OPC DX? 将确定穿过以太网的现场总线网络进行 服务器到服务器的通信远程组态配置和 管理服务远程组态配置和管理服务 延伸OPC DA 标准标准 OPC DX 将不影响现有的现场总线规将 范范 OPC数据交换规范 谁需要OPC DX? OPC DX? 自动化用户自动化用户 希望有一套开放性的标准有以把各家以太网 上的设备和控制器的数据进行交换并予以集 成。并予以集成。 自动化设备供应商自动化设备供应商 期望提供符合开放性工业标准的产品，使之 能互操作以及进行数据交换使之能互操作以 及进行数据 OPC DX 应用 OPC批处理规范 OPC Batch 的目的是使异构计算环境下 不同的生产控制方案等有效地协同工作. 一个批处理服务器可以从其他OPC数据 访问服务器或专用的批处理过程控制软 件获得数据. 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 cap