基于OPC技术的系统组态.doc

2014届毕业设计前期工作安排卞玉可、郎峰、马小锋、陈伟良诸同学：你们的毕业论文课题是基于OPC技术的控制系统组态，该课题的毕业论文指导由我负责，现把毕业设计前期应当完成的工作安排如下，望及时完成，并于开学后第一周内汇报。请相互转告。一、深入研究课题，明确课题的内涵1、了解课题的现实意义随着现场总线技术和PC机在过程控制系统中的应用，一方面网络中需要进行数据访问的智能设备不断增加，另一方面，企业中越来越多来自不同部门的员工通过PC机对数据进行访问。这就需要更多的驱动程序，以满足以上的需要，而这势必会加重软件开发商的负担，使其无法全身的投入到其核心产品的开发中去。为了解决这些问题，一些与微软公司合作的自动化硬件和软件供应商联合制定了一套成为OPC（OLE for Process Control）规范的接口协议。OPC技术是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用，为工业自动化软件面向对象的开发提供了一项统一的标准。2、了解课题的学科意义OPC所提供的接口标准实际上是一种“数据总线”的概念，明确规定客户端和服务器开发中的数据通信机制，来实现一种基于数据流的松耦合软件开发机制，从生产企业客户角度看，可更自由、广泛地选择符合实际要求的、性价比更高的软、硬件产品，像“搭积木”一样组合在一起，大大提高了整个信息监控系统的可扩展性、可维护性和经济性；由于现场硬件设备都遵循相同的OPC技术规范，从而降低了生产商的投资风险。3、了解课题的思想意义通过对本课题的研究，学生可以认识到OPC技术的基本原理和应用方法，认识到OPC技术在连接来自不同厂家的工控设备时所发挥的重要作用，并对控制系统组态有更深入的理解。二、深入学习相关知识，为进行课题研究打下知识方法基础1、为达到上述要求，应当选择学习相关文献。1杨珍.OPC技术研究现状及其应用J.上海工程技术大学学报,2008,22(1):74-78.2柴凯,侯立刚,姜军银.OPC 技术在工业过程控制中的应用研究J.工业仪表与自动化装置,2005,3:70-72.3 OPC Foundation. Data access custom interface standard version 2. 05 EB/ OL.http:www. opcfoundation. org. 2001,12 .4陈丹丹,钱美,夏立,等. OPC服务器开发的几种方法J.微计算机信息，2006，22（6）：28-29.5施晨杰,茅忠明. OPC 技术研究及其客户端实现J.上海理工大学学报，2008，30(6):547-550.6陈建斌，陈立定，冯太合. 可编程控制器OPC 数据服务器的开发J. 微计算机信息，2008,24(7):14-16.2、OPC技术简介随着我国工业的告诉发展，工业生产规模不断扩大，过程控制的复杂程度也大大提高。工控系统需要集成数量和种类不断增多的现场信息，但是不同厂家的设备具有不同的通信机制，迫使工控软件中包含了越来越多的底层通信模块。在传统的控制体统中，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。图1所示为控制系统使用OPC技术前后比较。使用OPC技术之前使用OPC技术之后图1 控制系统使用OPC技术的前后比较随着现场总线技术和PC机在过程控制系统中的应用，一方面网络中需要进行数据访问的智能设备不断增加，另一方面，企业中越来越多来自不同部门的员工通过PC机对数据进行访问。这就需要更多的驱动程序，以满足以上的需要，而这势必会加重软件开发商的负担，使其无法全身的投入到其核心产品的开发中去。所以传统控制系统存在以下问题。重复劳动：所有人都不得不为同一个特定厂家的硬件编写驱动（保守的数据交换）；风险性：硬件特性支持的变化和硬件性能的改变可能使一些驱动失效；访问冲突：因为都含有独立的驱动，通常两个驱动包不能同时访问同一个设备（低效率）。为了解决这些问题，一些与微软公司合作的自动化硬件和软件供应商联合制定了一套成为OPC（OLE for Process Control）规范的接口协议。OPC技术是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用，为工业自动化软件面向对象的开发提供了一项统一的标准。它能够被链接到I/O装置、PLC、现场总线等，该技术能够提供一种即插即用的软硬件组件，用户可以容易的将他们集成为完整的自动化系统。由于所有的软、硬件组件都遵循统一的、标准的通讯规范，因而使集成系统的造价降低；另外，利用OPC技术所开发的OPC服务器来代替原来的设备通讯规约，并将各种应用程序设计成OPC客服端，这样就可以在OPC客户端和OPC服务器之间进行通讯和互操作。使用OPC技术的工控系统如图1中“使用OPC技术后”所示。从图1可以看出，使用OPC技术以后，硬件和软件制造商就能够在互联问题上花费较少的时间，而将主要精力放在解决应用需求上，从而消除大量的重复劳动，使用OPC技术能够解决困扰监控厂家的现场通讯问题，使整个控制系统得到了极大的改观：首先，它将硬件设备的含义“外延”了，在底层设备的基础上进一步延伸到软件形式的“数据流”，让用户可以更关注设备提供的数据而不是花很多时间和精力去研究硬件特性并编写驱动，这也让硬件厂商的角色进一步外延，由原先仅仅生产硬件设备，转变为生产硬件设备、开发驱动程序和提供OPC服务器三者一体，有利于提高厂商的设备可用性和现场服务的水平；其次是OPC所提供的接口标准实际上是一种“数据总线”的概念，明确规定客户端和服务器开发中的数据通信机制，来实现一种基于数据流的松耦合软件开发机制，从生产企业客户角度看，可更自由、广泛地选择符合实际要求的、性价比更高的软、硬件产品，像“搭积木”一样组合在一起，大大提高了整个信息监控系统的可扩展性、可维护性和经济性；由于现场硬件设备都遵循相同的OPC技术规范，从而降低了生产商的投资风险。目前应用最广泛的是OPC DA数据访问规范，它用于完成过程控制器和HMI设备或其他客户端之间的过程数据交换。读取的数据包括数据类型、时间标签和品质、关于数值的品质声明等。客户端可以读取过程数据，也可以写入命令道OPC服务器中，并传送到现场控制器中。OPC技术规范包括服务器和客户端，采用Client/Server模式，Server是数据的供应方，Client是数据的使用方，是在硬件供应商和软件开发者之间建立的一套完整的规则。OPC服务器一般由控制设备生产商将硬件设备驱动程序和通信程序封装成独立的OPC服务器，向客户端发送控制命令及测量数据。OPC客户端一般由用户自行设计开发，只要遵守OPC数据接口协议，即可实现从OPC服务器采集数据。一个OPC客户可以连接一个或多个OPC服务器，而多个OPC客户也可以同时连接同一个OPC服务器。OPC数据存取标准规定服务器由三类对象构成：服务器（Server）、组（Group）和数据项（Item）。服务器（Server）拥有服务器对象的所有信息，是组对象容器，向OPC客户端提供创建和操作OPC组对象的功能。组（Group）拥有本组对象的所有信息，并且作为OPC项的容器，提供组织和管理项的机制。项（Item）是一个具体的过程变量，代表了OPC服务器到数据源的一个物理连接，是读写数据的最小单位。项不能够被OPC客户程序直接访问，需要通过访问包含项的OPC组对象来实现。每个数据项的数据结构包含了3个变量：值（Value）,品质（Quality）和时间截（Time stamp）.OPC规范描述了OPC服务器支持的两种访问接口：自动化接口（Automation interface）和定制接口（Custom interface）。OPC数据访问定制接口是一组COM接口，可以通C/C+D等高级编程语言进行开发和访问。OPC服务器定制接口实现方法复杂，但速度快，效率高，通过该接口能发挥其最佳性能。OPC数据访问自动化接口是基于脚本编程语言而定义的标准接口，是自定义的COM借口转换为自动化的OLE接口，使解释性语言和宏语言访问OPC服务器成为可能，用Visual Basic等高级语言开发完成，实现方法简单，但速度慢、功能少。 三、学习学术论文写作的知识方法，掌握学术论文写作的基本技术。四、完成开题报告开学第一周应当上交开题报告的电子和书面报告。五、撰写毕业论文提纲和初稿。按照学院及系里的关于论文