OPC技术在工业控制系统中的应用

久爱奥鹏晓林

OPC技术是OLE技术在过程控制中的应用，它为开发应用程序的不同厂商提供了一项共同遵守的通信标准，从而大大减少了在系统集成过程中的重复开发，并提高了控制系统的性能。
随着工业生产的不断发展以及自动化系统集成度的不断提高，工业自动化系统软件取得了长足的发展与进步。然而，工业系统中设备数量的不断增加和现场信息交互共享能力要求的不断提高，传统的智能设备之间及智能设备与控制系统之间采用专门驱动程序实现信息共享的通讯方式已不能满足工业控制系统的发展需要。因此，为了能够解决工业系统硬件设备的升级改变为软件系统带来的不便，更好的实现不同设备厂家硬件产品的集成互连，增强系统的稳定性与可靠性，工业自动化软件接口的标准化、统一化成为工业控制领域必须面临的一个问题。
长期以来，不同的硬件制造厂商的设备通常存在不同的通信机制，容易造成“信息孤岛”的现象。为了能够使自动化软件的开发具有统一的接口标准，dde（动态数据交换：dynamic data exchange）、opc（基于过程控制的链接与嵌入：ole for process control）技术的出现和应用为不同的自动化程序系统之间能够实现简单交互、无缝互连做出了巨大的贡献。因此，本论文课题将致力于OPC内部机制的研究和实现，从而为开发OPC具体应用提供良好的参考价值，促进利用OPC技术实现工业控制信息系统朝着开放的方向的发展。




第一章 绪论

1．1 OPC的开发背景
1.1.1  工控软件的发展
工控软件是伴随计算机技术用于工业控制而开始出现的。工控软件从狭义来讲即所谓工业控制软件。自从采用可编程控制器以来，工控软件就成为工业自动化密不可分的一部分，但在实际应用中控制软件并不是孤立的，而是与其它软件集成才能发挥应有的作用。所以，从广义来讲工控软件应该包括数据采集、人机界面、过程控制、数据库、数据通信等，其涵盖的内容也随着技术的发展不断的丰富，从单纯的控制走向与管理融为一体的工厂信息化。
过去大家总认为PLC适合于逻辑控制、DCS适合于模拟量调节，各有其特点。但技术发展证明PLC和DCS在互相融合、渗透，两者的差别正日渐缩小。而且PLC、DCS与上位机的功能也在融合，过去只能在上位机做的一些功能，如先进的控制策略也能在PLC和DCS上完成。因此，这三者功能的融合也促进工控软件向上位机功能，甚至工厂信息化发展。
另一方面，当前的工控软件绝大多数是由各自动化系统设备制造商仅在其生产的自动化系统设备的软硬件环境下开发的，是与自动化系统设备捆绑和专用的。在一个工厂中有各种不同的生产工艺和设备，要求根据不同的对象选用不同的自动化系统设备，如工控机、PLC、DCS等，即使同类的自动化系统，设备制造厂商不同，其工控软件也不相同，往往一个部门或一个人要同时了解和掌握几种本质或功能都基本相同的工控软件，这给用户购买、集成、开发、维护上带来极大的不便，增加了人力资源的消耗和投资。
这就给控制工程师提出一种思考，能否在广泛熟悉的Windows操作系统下开发出一种不受硬件制约的、适用于广泛的自动化系统设备的工控软件。这样对用户来说可以根据不同的对象选择不同的自动化系统设备，但对软件的开发者和维护者来说只需要熟悉一种或少数几种工控软件，从而就诞生了软PLC、软DCS的思想和产品。目前工控软件的发展方向有如下特点：集顺控、模拟量调节，计算功能为一体；工控软件与工厂信息化有机的结合；工控软件的通用性。

1.1.2  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、仪表、PLC和单片机系统等都提供了与计算机通讯的通讯协议，从而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发展过程中，由于缺乏统一的工业控制标准，开发商必须对系统的每一种设备都编写相应的驱动程序,而且,当硬件设备升级、000时,驱动程序也必须跟随000。因此，应用程序开发商需要不断的为设备开发驱动程序，这带来了大量重复性的开发工作，也带来了很多问题。同时,一个系统中如果运行不同公司的控制软件,也存在着相互冲突的风险。而且，由于不同设备甚至同一设备的不同单元驱动程序可能不同，我们很难期望同时对这些设备进行访问及优化操作。例如，图1-1所示的是由4种控制设备和与3个应用系统（具有专用软件的PLC和DCS等）连接构成的系统结构。