1、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 O
2、PC基本原理 OPC自定义接口,PID Control,Fieldbus System,FieldPoint System,PLC System,OPC Client,OPC Server,OPC Client,OPC Client,OPC Server,OPC Server,HMI,Excel,Internet,SCADA,HMI,SCADA,为什么需要OPC,OPC的解决方案,概述,OLE for Process Control (Object linking and embedding)now: Open Process ControlOpeness Productivity and C
3、onectivity 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 PLCs,Tlmcan
4、ique 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
5、from the type of controller,Historian (Information Manager),MMS,XWAY,ProfiNet,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
6、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,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
7、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、
8、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。 http:/www.opcchina.org/,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 bui
9、ld 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
10、,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 connection,fieldbus connection,can also be a point-to-point link,client application (OPC client),proprietary
11、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 clie
12、nt),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,FieldbusX,drivers,OPC server for BrandX,OPC server for simulation,panel,application 2 (OPC client),OPC server for BrandZ,TCP/IP,TCP/I
13、P,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 Even
14、ts 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
15、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
16、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OP
17、C服务器发生异常时，以及OPC服务器设定事件到来时向OPC客户发送通知的一种机制，通过使用OPC技术，能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件并给予相应的处理。,OPC历史数据访问规范,OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以及对其操作、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
18、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: Mode
19、ls 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 contentsrecipe contents,OPC安全性规范,OPC 安全性规范提供了一种专门的机制来保护敏感的数据. 该安全机制是通过在OPC服务器对象上增加IOPCSecruityNT接口和IOPCSecruityPrivate接口来实现的。,OPC XML规范,OP
20、C XML 的应用领域的应用领域通过Internet实现数据访问实现数据访问跨平台（非微软）的OPC 应用应用基于.NET 技术的应用技术的应用 OPC XML 的技术背景的技术背景 OPC DA(数据存取)功能功能 数据订阅数据订阅 数据浏览数据浏览 Web Service Web Service SOAP( (简单对象访问协议) 访问协议),OPC XML规范,对象及接口概述,OPC对象 OPC对象有三个：服务器(OPC Server)、组(OPC Group)和项(OPC Item) OPC接口,“Automation” vs. “Custom” interface,必需的接口定义,OPC服务器必需的接口有 Iunknown IOPCServer IOPCCommer IConnectionPointContainer,标准OPC服务器对象,标准OPC组对象,
