（计算机科学与技术专业论文）基于opc技术的染料厂生产管理信息系统.pdf

摘要 近年来企业提出了管控一体化的思想，即将管理和生产监控有机地结合 起来，真正意义l 提高企业自动化水平。 本论文系统地论述“染料厂生产管理信息系统”的设计与实现，并围绕 生产数据采集、存储和应用的丌发工作，所涉及关键技术和相关程序进行详 细闸述。论文中丰要介绍了o p c 技术及其对企业控制系统集成的技术支持。 o p c ( 基于o l e 的过程控制) 定义了。整套标准接口，提供了不同供货商 产品之间的互操作。它是一种软件规范，能够使信息交换更加容易。按o p c 规范设计的i o 接口服务器，可以通过办公自动化软件能简单快速地连接 到过程控制系统硬件。o p c 是一种为企业信息系统方便地存取工业生产控 制平台数掘较突出的软件标准。 关键词：t o m ，d c o m ，o p c ，r $ 2 3 2 ，数掘采集，信息系统 人连删1 _ 人学坝l 。论立 a b s t r a c t i nr e c e n t y e a r s ，t h ee n t e r p r i s ep u t m a n a g e m e n ta n dm o n i t o rm e r g e di n t oa no r g a n i c m a n a g e m e n tw i t hp r o d u c t i o nm o n i t o r ，i nf a c t e n t e r p r i s ea u t o m a t i o nl e v e l f o r w a r dt h e w h o l e ，t h a t t or e a l l y t h e o r y o f i sc o m b i n e d i m p r o v et h e t h i sp a p e rs y s t e m a t i c a l l yd i s c u s s e dt h ep l a na n dr e a l i z a t i o no f ”d y e s t u f fp l a n tp r o d u c t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ”，a n dd e t a i l e de x p o u n d e d t h ek e yt e c h n o l o g ya n dc o n c e r n e dp r o g r a mi nt h ed e v e l o p i n gw o r ko fd a t a f o rc o l l e c t i o na n d s t o r a g e a n d a p p i c a t i o n t h i sp a p e rm a i n l y i n t r o d u c e so p tt e c h n o l o g i e sa n di t ss u p p o r tt ot h ee n t e r p r i s ec o n t r o l s y s t e m ( d c sp l c ) i n t e g r a t i o n o p c ( o l ef o rp r o c e s sc o n t r 0 1 ) d e f i n e ss t a n d a r di n t e r f a c e s ，w h i c h p r o v i d ei n t e r o p e r a b i l i t yb e t w e e na p p l i c a t i o n so fd i f f e r e n tv e n d o r s i ti sas o f t w a r es p e c i f i c a t i o n ，t h a te n a b l e ss o f t w a r ea p p l i c a t i o n st o m o r ee a s i l y e x c h a n g e i n f o r m a t i o nw i t he a c ho t h e r i os e r v e r sa r e d e s i g n e do nt h eo p cs p e c i f i c a t i o nw h i c hm e a n sy o uc a nm o r eq u i c k l ya n d e a s i l yc o n n e c ty o u rp r o c e s sh a r d w a r ew i t hy o u ra u t o m a t i o ns o f t w a r e a p p li c a t i o n g o p ci sa ne m e r g i n gs o f t w a r es t a n d a r dd e s i g n e dt op r o v i d e e n t e r p r i s ei n f o r m a t i o ns y s t e ma p p l i c a t i o n sw i t he a s ya n dc o m m o na c c e s s t oi n d u s t r i a l p l a n tf l o o rd a t a k e y w o r d s ：c o m ，d c o m ，o p c ，r s 2 3 2 ，d a t ac o l l e c t i o n ，i n f o r m a t i o ns y s t e m 人连理工大学顶士论文 日u吾 计算机控制系统( d c s 、p l c ) 通常由控制器、通讯网( d c s 、p l c 的内部 总线) 和操作站组成。控制器通过输入输出板读取生产过程数据，由通讯 网络把数据送到操作站，数据在c r t 上显示出来。老一代d c s 都是由d c s 制 造厂家自己开发，设计、制造的，操作系统也是自己开发的，而内部总线的 通讯协议也是不公开的，所以从外面读取d c s 的数据比较困难。有人把d c s 称作自动化的孤岛。后来解决的办法是在d c s 的内部总线上加计算机接口单 元，或在控制器上附加额外的通信接口( 多为串行接口) 。随着计算机技术的 发展，d c s 发生了很大变化。9 0 年代出厂的d c s 的操作站在硬件上采用通用 微机或小型机，操作系统平台采用v m s 、n t 、o n x 、s o l a r i s 等通用软件平台。 但监控软件( s c a d a ) 还是各d c s 厂家自己开发的，也就是说是专用的。计 算机技术的高速发展，打破了d c s 厂家欲图垄断的愿望。操作站中的专用软、 硬件逐渐减少，市场上通用软、硬件在逐渐增加。8 0 年代中期的p l c 没有操 作站，后来，通用监控软件在8 0 年代末就开始有各种p l c 的驱动软件，p l c 上附加的操作站大都采用通用微机，d o s 、w i n d o w s 平台和通用监控软件，并 都提供d d e 、o p c 方式。p l c 与其它系统通讯相对比较容易。 由于通讯技术的迅速发展，网络技术大量进入企业的管理部门，尤其 在最近几年因特网( 企业i n t r a n e t ) 的应用，使得企业管理水平大大提高。建 立、完善管理信息系统( m i s ) 成为当务之急。9 0 年代初、中期建立的m i s 只有办公自动化方面的信息，如物资管理、党群关系、系统维护、财务管理、 多种经营管理等。在m i s 服务器数据库中没有生产实时数据，所以m i s 的作 用不十分明显。解决如何将实时数据引入m i s 就成为很重要的任务。d c s 、 p l c 和m i s 的接口称为动态数据服务器。该服务器的功能有二个：是从d c s 、 p l c 读取数据，把实时数据送到网上，使需要实时数据的机器通过网络调看 实时数据或将数据存于历史数据库。二是接收上位机数据，向控制系统传 送数据主要用于远程操作或优化设定。 吉化染料厂( 含双苯厂) 是以生产染料及染料中间体为主的国有中型企 业，拥有苯胺、苯酚丙酮、苯酐、m e a 、d e a 等几个在国内占主导地位的产品， 各装置控制全部采用国外先进的d c s 系统。目前，企业办公系统已初步完成 夫连理工火学硕i 论文 综合粕线，目标是建成企业内部互连网i n t r a n e t 。并在 i n t r a n e t 的基础上， 利用现有的控制系统资源，开发企业的生产管理系统，使企业的管理人员、 决策人员在主页上随时可以查看生产数据，动态了解一线的生产状况；掌握 企业原料及产成品的流动情况、能源分配情况、产品动态消耗、产品成本， 为调整优化生产工艺提供条件。生产调度人员通过互连网可以动态掌握公用 工程情况，即时协调总公司内部管道输送的能源、原料参数，调整本厂内部 资源分配、物料平衡，并自动生成打印生产同报和统计数据报表等。 本文结合一个具体工厂实例，阐述了控制系统的数据采集方法，及在工 业控制领域应用o p c 技术建立生产管理信息系统的方法。 大连理t 火学倾一卜论文 第一章管理信息系统体系结构 1 1企业信息系统体系结构的变迁 企业信息系统的计算模式经历了主机系统、文件服务器以及客户n 务 器三个阶段的演变。在主机系统中，用户通过终端来执行驻留在主机中的应 用，典型的终端不具备任何数据处理能力。这种系统的封闭性很强，不易扩 展，性能价格比不尽合理，同时，其数据维护和管理不便，在企业级的信 息系统中已很少采用。文件服务器模式中，系统将共享的信息和数据存放在 服务器中，在进行信息处理时工作站从服务器中取出所需的程序和数据，而 所有的处理工作都是在工作站上进行的。因为同样的应用要在不同的工作站 上加载其副本，数据的共享是以复制服务器上的数据来实现的，从而缺乏数 据的统一管理，使得在应用程序中实现共享的数据保持完整性和一致性成为 一大难题。同时，在诸如x b a s e 这样的基于文件服务器的信息系统中，网络 的丌销、系统的性能会随着工作的数量的增加呈现出急剧的下降态势。在最 近几年问，各种面向对象的集成开发工具纷纷涌现，加之大型关系数据库技 术、网络技术的同益成熟，最初应用于软件系统的客户服务器计算模型已 经发展成为当前管理信息系统的主流体系结构。客户月匿务器将应用逻辑分 割成客户和服务器两部分，其基本思想是将处理负荷分散到合适的地方，充 分发挥系统各部分的性能，以提高系统的整体效率，它实质上是一个分布式 模型。一般而言。，客户服务器系统主要是指数据库服务器和共享这些数据 库服务器的平台应用和用户界面。这就是通常意义上的两层客户n 务器结 构。由于应用逻辑在两端的分割，处理任务相对分散，网络通信量会相对减 少。其次，由于采用了“数据相对集中，处理适当分散”的方法，借助数据 库服务器的事务处理、联机备份、磁盘镜像双工等功能，使得联机系统下的 数据完整性得到保证。 1 2 客户n 务器技术的新变化 两层客户n 务器模式的信息系统一般基于局域网的范围，在面向事务 处理和决策支持系统的应用中，两层客户服务器是一种得到广泛验证并且 至今仍然作为主流应用的计算结构，但是，在一个大的企业环境中，两层的 客户n 务器至少会遇到以下几个方面的问题： 大连理丁大学硕【。论文 当用户数目上升到一定程度时，数据库服务器的性能会成为整个系统性 能的瓶颈。 由于事物处理逻辑分散在各个客户端，缺乏集中控制，给系统的升级维 护带来很大的困难； 所有的代码、用户接口逻辑和数据处理逻辑全部混合在一起，随着应用 规模的扩大，应用软件的复杂性成为另一个问题。 客户机与数据库服务器直接连接，使得用户很容易使用其他数据库访问 工具而非应用程序对数据库进行操作，增加了系统的不安全因素。 正是两层客户n 务器模式的缺陷和不足，以及大型应用系统开发的需 要推动了新一代客户服务器结构一一三层客户服务器的研究和发展。 8 0 年代术，美国国家标准化组织和m i n n e s o t a 大学联合颁发了一个用于 创建分布式系统的三层结构模型。浚模型将应用系统分为用户界面、业务逻 辑和数据处理三部分。三层客户n 务器模式与此相似，具体而言，它将应 用逻辑分解成表示、处理( 功能性逻辑) 和数据三大逻辑功能组。具体做法 是在传统的客户和数据库服务器之间增加一个作为功能性服务器的中间层部 件，并把主要的业务逻辑转移到中间层部件上。中间层部件把业务逻辑从实 际应用中分离出来进行共享和控制，这样就为表示逻辑、业务逻辑和数据逻 辑划分出了明晰的界限。客户机只负责提供用户接口，当需要进行数据访问 或复杂计算时，客房机向服务器发出请求，完成复杂计算，或者向数据库发 送s o l 语句完成相应的数据操作，并将计算可操作结果逐层返回给客户机。 数据库服务器的功能与两层客户n 务器的功能基本相同，但其性能得到提 高。 实施三层客户n 务器，应用系统可达到以下目的： 不同的服务单元可由擅长某种服务要求的专门工作组开发，从而在获得 较高的的丌发质量的同时提高开发效率。 。 局部服务的改变剥整体的影响极小化，从而大大地降低了系统更新和维 护费用，同时也提高了系统的灵活性。 由于功能服务的加入，客户机不再直接存耿数据库，避免了非法入侵。 一般所指的三层客户且& 务器模式，都是指采用应用服务器( a p p l i c a t i o n s e r v e r ) 的方式实现的，i n t r a n e t 模式便是这种三层结构的典型实现。 大连理下人学硕卜论文 1 3 构建基于i n t r a n e t 的管理信息系统 】3 1i n t r a n e t 的概念 目前，企业规模在不断扩大，企业信息资源正以惊人的速度增长。针对 企业内部异构、分布、松散耦合的计算环境，及不同应用系统互不兼容形成 的信息孤岛的现状，t n t r a n e t 提供了一种理想的信息处理方式。 概略地讲，i n t r a n e t 是i n t e r n e t 技术在企业信息系统内的应用。它建 立在一系列的技术和标准上，包括t c p i p 、h t t p 、h t m l 、c g i 、o d b c 等等。 它以t c p i p 协议为基础，以w e b 为核心应用来构筑管理信息系统，服务范 围也主要是企业内部的用户。由于企业的部分业务都是和数据库相关，其业 务是f | 新月异不断变化的，因而i n t r a n e t 的信息服务也主要是交互和动态 的，这是i n t r a n e t 所表现的显著特征。 1 3 2w e b 的信息处理方式 作为 n t r a n e t 的核心应用，基于w e b 的信息系统被作为基于i n t r a n e t 的信息系统的同义词。由于h t t p 协议是工作在t c p i p 应用层的面向无连接 的协议，决定了w e b 的信息处理采用“请示”、“应答”的需求驱动方式。从 数掘类型的角度讲，其信息处理方式可进一步划分为静态访问和动态访问两 类。早期的w e b 以静态访问为多数，其工作方式如下： w e b 浏览器根据用户的请求操作，对连接进行初始化，向w e b 服务器发 送访问请求消息，消息中包含了请求的性质、资源的位置和服务器完成 请求所必须的其它消息。 w e b 服务器的守护进程监听到请求，根据用户请求进行分析处理，并把 执行情况用状态行消息进行响应，包括消息的协议版本和成功或错误代 码。若请求合法，w e b 服务器用特定格式发送请求资源。 w e b 浏览器根据w e b 服务器返回的结果显示给用户。 将数据库等其他服务引入w e b 动态访问的要求，其工作方式与上述过程 在第二阶段有所不同。此时，如果用户请求的是数据库或其他动态的内容， 则w e b 服务器将请求的信息进行分析，并向数据库服务器提出请求，由数据 库完成后继的处理，并将处理结果经w e b 服务器传递给w e b 浏览器。 在上述过程中，t c p i p 协议是网络传输层协议，负责在i n t r a n e t 上的 主机之删准确地传送数掘：超文本传输协议( h t t p ) 是应用层协议，用来进 人连理t 人学倾“i j 论文 行信息的请求和传递；采用h t m l 语言进行信息的逻辑表示，支持与平台无 关的内容创建、发布和信息共享；采用诸如通用网关接口( c g i ) 等技术实 现与浏览器的动态交互，使w e b 服务器成为客户机与数据服务器之间的中间 件，从而构成三层的客户服务器结构。其中，表示层是w e b 浏览器，由h t m l 语言负责信息表示逻辑，事务处理层是支持c o l 等动态技术接口的w e b 服务 器，数据库则是各种负责数据处理的关系数据库管理系统。 1 3 3 w e b 数掘库访问及动态网页技术 单纯的w e b 页面只能提供相对静态的信息而不便于管理，同时一个w e b 页面可以存储的信息量相当有限，要建立超全面支持企业活动的信息系统， 实现数据库访问和动态网页是首先要解决的基础性技术问题。可行的实现途 径总结起来有三种： 一是在服务器端进行扩展，如通过c o l 外部程序和w e b 服务器应用程序 编程接口a p i 丌发的动态链接库，就是在服务器端形成新的页面；二是在客 户端进行扩展，如在浏览器内部嵌入s c r i p t 语言、支持j a v a 语言等；还有 基于组件模型的扩展，如在文本中嵌入a c t i v e x 控件等，a s p 就是采用支持 a d oa c t i v e x 控件来实现的。 c g i 是w e b 服务器与外部应用程序之间的接口，它使用命令参数或环境 变量来表示服务器的请求信息，数据通信采用标准的输入输出方式。c g i 程 序可采用任何编程语言实现，只需遵从c g i 协议规范，就可以与服务器继而 与浏览器实现交互。其缺陷主要在于当用户请求数量非常多时，系统创建的 c ( ；i 进程太多，会挤占大量系统的资源，造成效能低下。另外，其实现方式 也比较复杂，所以使用c g i 并不是最优选择。 通过服务器的应用程序接口，如m i c r o s o f t 的i s a p i 和n e t s c a p e 的 n s a p i ，可编写动态链接库。一个动态链接库可在第一次收到对它的请求时 装入，然后驻留在内存中等待其他请求以提供服务。i s a p i 和n s a p i 提供类 似于c g i 规范的机制传递浏览器信息，并使用动态链接库与浏览器通信。这 种实现方式的主要问题在于具有平台限制性，只支持自身特定的w e b 服务器， 并且丌发a p i 应用程序有许多潜在的困难。 客户端扩展方式主要有j a v a 和在浏览器端解释执行的脚本语言，如 j a v a s c r i p t 和v b s c r i p t 。j a v a 的实现方式是浏览器下载包含有j a v aa p p l e t 大连理t 火学珂。论文 的h t m l 文档，如果a p p l e t 使用j d b c ，则浏览器运行的小应用程序可直接与 数据库建立连接，当然，使用a p p l e t 也可以单纯实现很好的动态网页效果。 在客户端嵌入的脚本语言代码，主要是借助于浏览器的对象模型，在客户端 解释执行，从而可以实现交互式的动态网页。但由于不同浏览器支持的对象 模型不尽相同，所以并不是完全通用的。 基于组件对象模型的代表是m i c r o s o f t 的a s p ( a c t i v es e r v e rp a g e s ) 。 a s p 是服务器端的脚本编写环境，利用它可以产生和运行动态、交互、高性 能的w e b 应用。a s p 的优越之处表现为：( 1 ) 性能上优于传统的c g i 和w e b s e r v e ra p i 实现方式：( 2 ) 脚本是在服务器端执行的，因此它不存在对客 户端浏览器类型的特殊要求；( 3 ) 最为重要的是，它能够调用组件来执行特 殊的任务，如对数据库的访问、对文件的操作等。由于脚本和组件的使用可 以使工作组合作歼发w e b 应用程序，熟悉图形和用户界面的人员可以从事页 面设计，编程人员可以丌发数据库访问及业务规则这样的组件，从而使w e b 应用开发工程化成为可能。 在w e b 的数据库应用中，出于h t t p 协议的无状态性，维护面向事务处 理的应用页面上的状态信息就比标准客户n 务器维护系统状态困难。因为 每个页面相互独立，页面之间没有信息流，与带有自己的g u i 的应用不同， w e b 应用不能依赖于一个与用户相连的未中断持续链路，每一次页面的请求 都要建立一个新的链接。因此，在w e b 平台上的事务处理具有特殊性。 大连理t 人学硼【+ 论文 第二章c o m d c o m 技术 2 1c o m 技术 c o m 是个开放的组件标准，有很强的扩充和扩展能力。c o m 规定了对象 模型和编程要求，使c o m 对象可以与其他对象相互操作。这些对象可以用不 同的语言实现，其结构也可以不同。基于c o m ，微软进一步将o l e 技术发展 到o l e 2 。其中c o m 实现了o l e 对象之间的底层通信工作，其作用类似于 c o r b a o r b 。在o l e 2 中出现了拖一放技术以及o l e 自动化。 c o m 规范包括c o m 核心、结构化存储、统一数据传输、智能命名和系统 级的实现( c o m 库) 。c o m 核心规定了组件对象与客户通过二进制接口标准进 行交互的原则，结构化存储定义了复合文档的存储格式以及创建文档的接 口，统一数据传输约定了组件之间数据交换的标准接口，智能命名给予对象 一个系统可识别的唯一标识。 组件对象模型c o m 内容复杂，主要包括： 接口：c o m 对象间互相调用的一组语义相关的接口，每个接口有一个1 2 8 位的唯一标识( u u i d ) 。所有的接口皆直接或间接地从i u n k o w n 接口继承而来， i u n k o w n 接口包括q u e r y i n t e r f a c e 、a d d r e f 和r e l e a s e 。 c o m 对象：即c o c l a s s 实例，提供接口的具体服务。c o c l a s s 是一个或 多个c o m 接口的实现。对c o m 对象的调用是通过一个指向其接口的指针实现 的。 c o m 服务器：是一个程序或库，包含c o m 对象，向客户提供服务。 类工厂( c l a s sf a c t o r y ) ：用于创建、注册c o m 对象的特殊对象，为实 例化c o c l a s s 提供一种标准机制。对c o c l a s s 进行实例化是通过调用全局 w in d o w sa p i 函数c o g e t c l a s s o b j e c t 或c o c r e a t e l n s t a n c e 实现的。 类型库( t y p el i b r a r y ) ：一个二进制资源文件，包含c o m 服务器中对 象与接口的类型信息，可以从m i d l 或o d l 转换而来。 a u t o m a t i o n 服务器扩展：a u t o m a t i o n 代表一个应用程序控制另一个应 用程序中对象的能力。a u t o m a t i o n 服务器是指实现i d i s p a t c h 接口的对象， i d is p a t c h 在i u n k o w n 的基础上增加了g e t i d s o f n a m e s ，g e t t y p e i n f o ， g c t t y p e l n f o c o u n t 以及i n v o k e 接口。 人连理t 人学硕l 论文 c o m 应用有如下特点：丰富的综合服务，包括事务、安全性、消息队列 和数据存取，以支持最广泛的应用；组件间通过基于指针的a p i 调用实现互 操作，调用透明性好：对w i n d o w s 依赖性强，其他操作系统的支持相对不足； 供货商可使用多种开发语言开发，如v c 、v b 、c + + b u i i d e r 等：定制应用 软件和可重用组件的广泛用户基础；可靠的重用性，充分利用用户和开发人 员的现有投资。 图2 - 1 基于c o m 的系统调用原理 在c o m 系统中，客户对组件对象功能的调用接口一般采用c o mi d l 来描 述。c o m 定义了两类服务器，进程内服务器( i n p r o c e s s ) 和进程外服务器 ( o u to fp r o c e s s ) 。进程内服务器即本地机上的d l l ，进程外服务器分为两 类，一是本地机上的e x e 可执行程序，二是远程机上的d l l 或e x e 程序。服 务器内部包括组件接口的实现体( i n t e r f a c ei m p l e m e n t ) 和类工厂( c l a s s f a c t o r y ) ，类工厂生产组件对象，将对象的接口指针返回给客户。组件服务 器的定位由c o m 库完成并返回对象指针。c o m 对象位置的透明性处理由c o m 的服务控制机制保证。进程外的对象必须先调用服务控制机制提供的代理， 代理生成服务对象的远程过程调用r p c ( r e m o t ep r o c e s sc a l l ) 。基于c 0 m 的系统调用原理如图2 1 所示。 2 2 d c o m 技术 m i c r o s o f t 的分布式c o m ( d c o m ) 扩展了组件对象模型技术( c o m ) ，使其 能够支持在局域网、广域网甚至i n t e r n e t 上不同计算机的对象之间的通讯。 使用d c o m ，应用程序就可以在位置上达到分布性，从而满足客户和应用的需 9 大连理t 人学碗 j 论立 求。因为d c o m 是c 侧的无缝扩展，所以可以将现在对基于c o m 的应用、组 件、工具以及知识转移到标准化的分布式计算领域中来。当做分布式计算时， d c o m 处理网络协议的低层次的细节问题。 2 2 ，1d c o m 的结构 d c o m 是组件对象模型( c o m ) 的进一步扩展。c o m 定义了组件和它们的客户 之涮互相作用的方式。它使得组件和客户端无需任何中介组件就能相互联 系。客户进程直接调用组件中的方法。图2 2 说明了组件对象模型的表示 法： 图2 2同一进程中的c o m 组件 在现在的操作系统中，各进程之间是相互屏蔽的。当一个客户进程需要 和另一个进程中的组件通讯时，它不能直接调用该进程，而需要遵循操作系 统对进程删通讯所做的规定。c o m 使得这种通讯能够以一种完全透明的方式 进行：它截耿从客户进程来的调用并将其传送到另一进程中的组件。图2 - 3 表明了c o m d c o m 运行库是怎样提供客户进程和组件之间的联系的。 图2 3 不同进程中的c o m 组件 当客户进程和组件位于不同的机器时，d c o m 仅仅只是用网络协议来代替 本地进程之间的通讯。无论是客户还是组件都不会知道连接它们的线路比以 前长了许多。图2 4 显示了d c o m 的整体结构：c o m 运行库向客户和组件提 o 人连删t 人学颤，l 论文 供了面向对象的服务，并且使用r p c 和安全机制产生符合d c o m 线路协议标 准的标准网络包。 图2 4d c o m ：不同机器上的c o m 组件 2 2 2 组件和复用 大多数分布式应用都不是凭空产生的。现存的硬件结构、软件、组件以 及工具需要集成起来，以便减少开发和扩展时间以及费用。d c o m 能够直接且 透明地改进现存的对c o m 组件和工具的投资。对各种各样组件需求的巨大市 场使得将标准化的解决方案集成到一个普通的应用系统中成为可能。许多熟 悉c o m 的开发者能够很轻易地将他们在c o m 方面的经验运用到基于d c o m 的 分布式应用中去。 任何为分伟式应用开发的组件都有可能在将来被复用。围绕组件模式来 组织开发过程使得你能够在原有工作的基础上不断的提高新系统的功能并减 少丌发时间。基于c o m 和d c o m 的设计能使你的组件在现在和将来都能被很 好的使用。 2 2 3 语言无关性 在设计和实现分布式应用系统时，一个普遍的问题就是为开发一个特定 的组件而选择语言以及工具的问题。语言选择是一个典型的在开发费用、可 得到的技术支持以及执行性能之间的折衷。作为c o m 的扩展，d c o m 具有语 言独立性。任何语言都可以用来创建c o m 组件，并且这些组件可以使用更多 的语言和工具。j a v a ，m i c r o s o f tv i s u a lc + + ，m i c r o s o f tv i s u a lb a s i c ， d e l p h i ，p o w e r b u il d e r 和m i c r of o c u sc o b o l 都能够和d c o m 很好地相互作 大连理工人学硕l 论文 用。 因为d c o m 具有语言独立性，应用系统开发人员可以选择他们最熟悉的 语言和工具来进行开发。语言+ 独立性还使得一些原型组件开始时可以用诸如 v i s u a l b a s i c 这样的高级语言来开发，而在以后用一种不同的语言，例如 v i s u a c + + 和, l a v a 来重新实现，而这种语言能够更好地支持诸如d c o t 的自 由线程多线程以及线程共用这些先进特性。 大连理t 人学坝j j 论立 第三章0 p c 技术 o p c ( 用于过程控制的o l e ) 是一个工业标准。它由一些世界上占领先地 位的自动化系统和硬件、软件公司与微软紧密合作而建立的。管理这个标准 的国际组织是o p c 国际基金会。o p c 基于微软的o l e ( 现在的a c t i v e x ) 、c o m ( 组件对象模型) 和d c o m ( 分布式组件对象模型) 技术，o p c 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。a c t i v e x c o m 技 术定义了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，o p c 为多种多样的过程控制设备之间进行通讯提供了公用的 接口。 3 1o p c 技术在工业生产信息集成中的应用 o p c 可以为现场设备、自动控制应用、企业管理应用软件之间提供开放、 一致的接口，以方便运行在不同平台上、用不同语言编写的各种应用软件顺 利集成。当各应用程序都具备个标准的o p c 接口时，它们之间就可以通过 这种接口方便地进行软件系统集成与数据交换。因而o p c 技术又被誉为“软 件主板”成为工业管理控制一体化系统集成与数据交换的重要工具。 o p c 技术的最初设计目标是创建一个有效实现底层数据交换的接口。过 去，自控设备的开发商需要为每一台控制设备开发不同的驱动程序接口。而 o p c 标准的出现使所有驱动器与软件的接口得到统一。开发商只需通过全球 一致的o p c 接口就能访问所有提供了o p c 服务器的现场设备。现场设备中o p c 服务器的功能类似于i 0 驱动器。它负责与作为数据供应方的现场设备通信， 将来自数据供应方的数掘通过标准的o p c 接口“暴露”给数据使用方( 如m m l 人机界面软件) ，数据使用方充当了o p c 客户的角色。标准接口是保证互操 作性的关键。它使一个o p c 客户可以同时与多个o p c 服务器“对话”。使所 需要开发的驱动程序更少，因而为消费者带来更低廉的价格。如图3 一l 所 刁i - o p c 以o l e c 0 m ( c o m + ) 技术为基础，但又不同于o l e 。o p c 定义了一套 用于支持过程数掘访问、报警、事件，以及过程历史数据访问等功能的d c o m 接口。即它所提供的是适于过程控制应用的接口，而常规应用中的o l e c o m 只是支持复合文档、数据传递等功能。 大连理t 大学坝一i 一论文 甲甲甲 由由由由 图3 1 传统控制软件与硬件设备接口采用o p c 工控软件与硬件设备接口 利用o p c 提供的规范接口，可以实现工厂自动化系统中不同层次的信息 集成。o p c 作为d m m x x x e x e r e g s e r v e r( 注册) c ： x x x e x e - u n r e g s e r v e r( 注册删除) 开发工具提供的注册与注册删除函数为： h r e s u l tr e g i s t e r o p c ( v o i d ) ： h r e s u l tu n r e g i s t e r o p c ( v o i d ) ： 这两个函数的使用可以参见随丌发工具提供的例程。 启动s m a r t o p c 丌发工具 调用启动a p i 函数启动s m a r t o p c 丌发工具。 b o o ls t a r t s e r v e r d l l ( ) 传递回调函数指针 为了完成o p c 客户程序对现场设备中参数的修改，用户程序需要提供相 人连理t 人学硕l 论文 应的函数指针，供s m a r t o p c 工具调用。用户可以在函数中完成设备参数的 修改工作。 h r e s u l tw r i t e c a i b a e k (w r i t e p r o ci p c a l l b a c k ) ： 添加及删除数据变量 数据变量是用户提供给o p c 客户的数据访问点，用户程序需要维护数据 点的变化，根据现场数据的变化及时更新。用户通过下列函数添加及删除数 据变量。 h a n d l e a d d t a g ( c s t r i n gn a m e ，v a r i a n tv a l u e ，b o o lr e a d o n l y ) ： b o o l r e m o v e t a g ( h a n d l eh t a g ) ： 当o p c 用户正在使用该数据点时，不能删除浚数据。 数据变量的更新 用户通过更新函数可以及时更新和维护s m a r t o p c 中已经添加的数据变量 的值、时间戳、质量。 b o o lu p d a t e t a g ( h a n d l eh a n d l e ，v a r i a n t & v a r ，w o r d q u a l i t y ，f i l e t i m e t i m e s t a m p ) ： s m a r o p c 开发工具的停止 在用户程序退出之前，应该获取s m a r o p c 的运行状态，决定是否退出程序。 用户可以调用b o o ls e r v e r d l l i n u s e 0 ：函数，观察是否有o p c 客户程序 与o p c 服务器连接。在用户决定退出之前，需要调用s m a r o p c 停止函数。 b o o ls t o p s e r v e r d l l0 ： 5 2 编写o p c 客户程序 在v b 客户应用程序中只能使用o l e 自动化接口，首先需要获取o p c s e r v e r 对象，进而获取o p c g r o u p 对象，继而获得o p c i t e m 对象： s e to p c s e r v e r = c r e a t e o b j e c t ( ”o p c s e r v e r r s 2 3 2 ”) 获取o p c s e r v e r 对 象 s e t o p c g r o u p = o p c s e r v e r a d d g r o u p ( “g r o u po n e ”，t r u e ，u p d a t e r a t e ， 2 2 ，1 ，0 ，s e r v e r h d i l ，u p d a t e r a t e ) 获取o p c g r o u p 对象 o p c g r o u p a d d i t e m i t e m m a x ，i t e m l d s ，a c t i r e ，c 1 i e n t h a n d l e s ， s e r v e r h a n d l e s ，e r r o r s ，i t e m o b j e c t s ，a c c e s s p a t h s ，d a t a t y p e s e to p c i t e m l = o p c g r o u p i t e m ( “t i c o o l ”) 获取o p c i t e m 对象：t i c o o l 人连理t 人学o h ：论文 得到o p c i t e m 对象后，即可通过o p c r e a d 和o p c w r i t e 方法进行数据的读写。 释放o p c 对象，令其等于( = ) n o t h i n g 即可。 5 3 应用o p c 客户控件 为了更方便地访问o p c 服务器，便于编程、以及在w e b 页面中直接访问 o p c 服务器，可咀将o p c 客户程序中访问o p c 服务器部分作成通用控件，即 o p c 客户控件。下面通过介绍i n t e l l u t i o n 公司提供的o p c d a t aa c t i v e x 控 件柬阐述o p c 客户控件的功能和应用。 i n t e l l u t i o h 公司的o p c d a t aa c t i v e x 控件可以很容易地用v b 、i e 或 其它能使用a c t i v e x 的工具从o p c 服务器获取数据，它操作简便，而且可以 有效地运行在网络上。像微软的定时器控件那样，这个控件在运行时是不可 见的，它有意被设计成在v b s c r i p t 、v b a 或v i s u a lb a s i c 中使用。 要求安装微软类库： m f c 4 2 d l l m s v c r t d l l 注册o p c d a t a 控件方法： 拷贝o p c d a t a o c x 到一个目录，例如c ：o p c d a t a 运行r e g s v r 3 2o p c d a t a o c x 注册控件 o p c d a t a 控件的属性和方法： 属性名称r e a d w r类型描述 1 t e a c c e s s p a t h ( s h o r t )r w b s t r 每个数据项的存取路径 a d d e r r o r ( s h o r t ) rl o n g 执行c r e a t e g r o u p 操作后每 个数据项的返回码t c ii e n t h a n d l e ( s h o t r w l o n g在组中每个数据项的客户句 t )柄 c o n n e c t h rrl o n g执行c o n n e c t 操作的返回码 c o n n e c t s t a t u srb s t r 描绘当前连接状态易读的字 符串( 不是一个能被解释的 返回码) 大连毪工人学坝卜论义 o r o u p h r rl o n g 调用c r e a t e g r o u p 操作的返回 码 g r o u d s t a t u srb s t r描绘当前组状态的易读的字 符串( 不是一个能被解释的 返回码) i t e m c o u n trl o n g当前定义数据项的数量 i t e m i d ( s h o r t ) r wb s t r每个数据项的名称 n o d e n a m er wb s t r o p c 服务器的d c o m 节点名 o p c p r o g i u r wb s t ro p c 程序名( 如o p c f i x 1 ) q u a l it y ( s h o r t )rl o n g 最后更新后每个数据项的质 量标识 r e a d e r r o r ( s h o r t ) rl o n g 更新操作后每个数据项的返 回码( i o p c s i o ：r e a d ) r e q u e s t e d t y p e ( s h o r wl o n g返回的数据类型 r t ) u d d a t e h r rl o n g 执行u p d a t e 操作的返回码 u p d a t e r a t er w l o n g组的更新速率 u p d a t e s t a t u s rb s t r 指不最后执行u p d a t e 操作易 读的返回码( 不是一个能被 解释的返回码) v a l u e ( s h o r t ) r wv a r i a读操作时，数据项的更新值。 n t写操作时，通过 i o p c s i o ：w r i t e 直接发送到 服务器数值 w r i t e e r r o r ( s h o r t ) rl o n g写数据的返回码 方法名称描述 v o i dc l e a r ( v o i d )清除所有的数据项和存取路径字符串 v o i dc o n n e c t ( v o i d ) 连接到o p c 服务器 v o id c r e a t e g r o u p ( v o i d )用当前的数据项和存取路径在服务器上定 义一个组 v o i dd e l e t e g r o u p ( v o i d ) 从o p c 服务器上删除组( 释放所有的接口) 但并没有清除本地数据项和存取路径，没 有断开与服务器的连接 v o i dd i s c o n n e c t ( v o i d ) 断开与服务器的连接 火连理t 大学预卜硷文 v o i du p d a t e ( v o