《工业控制系统发展研究（论文）》

OPC技术在工业控制系统中的应用摘要OPC技术是OLE过程控制应用程序。它为企业的开发和应用提供了通用的通讯标准，大大减少了系统集成过程中的重复，提高了管理系统的效率。本文首先分析了总体政策战略的背景，历史和利益，并仔细研究了不同的规范。理解与OPC技术相关的各种概念，使用VisualBasic设计OPC客户端，基于C/S模式，实现visualbasic与Siemens-winc组态软件之间的动态数据交换。然后，在可视基线中使用ADO数据库界面将winc数据存储在SQL数据库中，用实例证明了OPC技术软件的开放性和互操作性。关键字：OPC技术；DCOM；WINCC；SQL数据库；ADO数据接口传统的工业控制系统存在的的问题在过去的工业控制中，各种仪器，PLC和单片机系统都提供与计算机的通信协议，这为计算机控制系统的设计提供了极大的方便。但是，在计算机控制系统的开发过程中，由于缺乏统一的工业控制标准，开发人员必须为系统的每个设备编写相应的驱动程序，并且在对硬件设备进行升级和修改时，驱动程序必须遵循修改的要求。因此，应用程序开发人员需要开发设备的驱动程序，这带来了很多重复的开发工作，但同时也带来了很多问题。同时，如果系统运行不同公司的控制软件，则也存在冲突的风险。此外，由于不同的设备甚至同一设备的不同单元驱动程序可能不同，因此我们很难期望同时访问和优化这些设备。例如，图1-1显示了由四种控制设备和三个应用系统（带有专用软件的PLC和DCS等）组成的系统结构。具有专用软件的DCS具有专用软件的DCS(1)具有专用软件的DCS(2)具有专用软件的PLC设备A驱动器A设备B驱动器B设备C驱动器C设备D驱动器D 图1-1利用驱动器的系统连接在上图所示的示例中，对于由四个控制设备完成的三个应用系统，总共需要开发3*4=12个驱动程序。添加应用软件或硬件设备只会带来驱动程序类型的快速增长。同时，系统中各种驱动程序的共存也使得维持操作环境的稳定性和可靠性变得更加困难。基于OPC技术的过程控制系统提议使用OPC来标准化不同供应商的设备和应用程序之间的软件接口，以使它们之间的数据交换更加容易。采用此标准后，硬件开发人员将替换软件开发人员，为其硬件产品开发统一的OPC接口程序，并且软件开发人员可以消除开发驱动程序的需要，充分发挥自己的优势，并为开发投入更多精力其核心产品。基于OPC技术的过程控制系统可以用传统方式完美地解决上述问题。基本系统结构如图2-1所示：设备A设备AOPC设备BOPC设备COPC设备DOPC具有专用软件的DCS(1)OPC具有专用软件的DCS(2)OPC具有专用软件的PLCOPC图2-1利用OPC的系统结构任何种类的设备仅需要提供任何软件系统即可使用的驱动程序。构建系统后的最终结果是：•M个软件只需要开发N个驱动程序即可使用N个硬件设备。•每个其他应用程序软件都不需要开发其他硬件设备驱动程序；•每次添加新的硬件设备时，仅需要开发新设备的驱动程序即可；在上图所示的示例中，对于由四个控制设备完成的三个应用系统，只需开发三个驱动程序。添加应用程序软件或硬件设备可以轻松扩展您的系统。OPC技术概述3．1OPC接口OPC规范包括两组接口：COM接口（也称为自定义接口）和OLE自动化接口。COM接口是OPC服务器必须实现的接口。描述了OPC组件对象的接口及其实现方法。它适用于C/C++和Pascal语言的设计。通过它，客户端可以发挥OPC服务器的最佳性能，提供OLE自动化接口。可选接口，提供自动配置和访问过程控制数据的接口。使解释语言和宏语言能够访问OPC服务器，适合VB语言设计。如图3-1所示。自动化界面实际上是用户界面上的自动化软件包。OPC基金会提供了一套标准的自动托盘进行转换。图3-1两种不同的接口方式3．2OPC技术的优点对于工业控制系统，OPC意味着开放。使用OPC标准，最终用户将不再受特殊软件和设备的限制，例如不同供应商的DCS之间的相互通信，不同供应商的PLC之间的相互通信以及DCS和PLC之间的相互通信等。通过OPC技术，用户不再受制于单个制造商，用户可以选择各种商业软件包，从而大大降低了系统构建成本。同时，更容易实现由不同供应商提供的设备组成的工业控制系统，减少了维护量，大大提高了企业的运营效率。在传统的开发方法下，没有统一的信息和数据共享标准。驱动程序由软件制造商开发，每个驱动程序对应于特定的硬件产品和特定的应用程序。这样，每个软件开发人员都需要针对不同的硬件产品独立开发一组驱动程序，并且工作量变得非常大。每个开发人员反复开发，导致工业自动化软件开发的成本很高。采用OPC标准后，这项工作改为由硬件制造商来承担，提供统一的OPC接口程序，从而可以分散整个系统的开发成本，并大大降低工业自动化软件的价格。在OPC开发模式下，驱动程序由硬件制造商开发。硬件制造商了解其自身产品的详细信息，并提供与软件制造商提供的以前的驱动程序相比大大改善的接口程序性能。过去，控制软件开发人员将大部分精力都花在了驱动程序开发上。在采用OPC标准之后，这部分工作更改为硬件产品供应商。软件开发人员可以专注于软件包的开发和集成，例如MMI，SCADA和MES。为软件产品提供更好的性能。OPC技术的实际应用某大型化工企业的工业控制系统采用西门子WinCC工业控制软件作为上位机监控软件。为了规范管理，该公司增加了一套ERP管理系统，该系统需要提供标准的SQL数据源，并且WINCC实时数据不能直接存储到标准数据库中。用VisualBasic设计基于C/S模式的OPC客户端，通过OPC实现VisualBasic与SIEMENSWinCC之间的动态数据交换，然后通过VB的ADO数据库接口将数据存储在SQL数据库中。解决这个问题。4．1OPC客户端程序的实现WINCC在安装过程中提供OPC客户端控制：SiemensOPCdaautomation2.0，文件名为SOPCDAAuto.dll。首先，在VB工具栏“项目/参考”中添加SiemensOPCdaautomation2.0控件，这样才能使用自动化接口，然后开始编程建立OPC连接。在VB6.0中建立如下窗体图4-1窗体窗体里所用的控件如下表控件名称备注窗体（Form）FrMain命令按钮（CommandButton）BtnConnect连接服务器命令按钮（CommandButton）BtnDisconnect断开与服务器的连接命令按钮（CommandButton）BtnQuit退出文本框(textbox)Text1服务器名称文本框组(textbox)Text2WINCC的内部变量名称文本框组(textbox)Text3WINCC的内部变量值文本框组(textbox)Text4写入期望的WINCC内部变量值选项按钮(option)Option1显示连接成功标志标签(lable)Lable1计算机名称标签(lable)Lable2WINCC变量名标签(lable)Lable3读变量标签(lable)Lable4写变量Timer控件Timer1ADO控件Adodc1声明变量。在这里，我们需要定义OPC服务类型和计算机节点名称，OPC组和OPC标记组，以及OPC标记数组和值号。注意：值数组的数据类型必须设置为variant，并且数组必须从1开始。连接服务器配置标签后，需要OPC连接。例如以下子例程：①ClientHandles1首先配置句柄索引，该索引将在读取OPC变量的值时使用。②生成OPC对象，③连接OPC标签。此OPC连接成功。数据读写可以通过itemidsvalue（4）组的datachange事件读取OPC标记。此事件具有多个参数：numitems是指标记更改值的数量，clienthandles是已更改值的标记索引，而itemvalues是已更改值的数据，这特别意味着clienthandles（II）的值是相应的标签数组索引，它引用的OPC标签的值在ItemValues（ii）中。一般来说，事件仅在连接时会读取所有必需的OPC标记值（顺序不同，必须由ClientHandles索引），然后仅在数据更改时才触发事件。仅传输已更改的数据，而未更改的数据将不会出现在此事件的ItemValues中。4．1通过ADO控件访问SQL数据库使用VB编写的客户端开发程序将数据从WinCC转储到VB，然后将获得的WinCC数据存储在标准SQL数据库中。若要实现此功能，您需要在VB中引用ADO控件。首先，必须在计算机上安装SQL数据库（可使用EnterpriseEdition，StandardEdition，PersonalEdition），启动SLQ数据库软件以创建名为“WinCCtoSQL”的数据库，然后创建名为“WinCCDATA”的数据表。表中的字段根据需要设置。总结用VB设计的OPC客户端数据接口具有稳定的传输和良好的实时性能。数据访问符合OPC规范。OPC可以完成大量数据的实时交换。ADO数据库接口简单，技术成熟。它有效地完成了从WinCC到SQL数据库的转换。存储功能。该方法为企业建立数字工厂提供了数据源，便于企业管理，提高了运营效率，具有很大的实用价值。简而言之，使用OPC规范，控制系统软件可以高效，稳定地访问硬件设备中的数据，系统应用软件还可以灵活地交换信息，从而大大提高了控制系统的互操作性和适应性。参考文献[1]赵松涛.VisualBasic+SQLServer2000系统开发实录[M].北京-电子工业出版社，2007.2[2]柴晟，刘莹，蔡锦成等.SQLServer数据库应用教程[M].北京-清华大学出版社，2007.12[3]何华.深入浅出西门子WINCCV6.0[M]（第2版）.北京航空航天大学出版社，2004.5[4]林盛荣,唐琰