OPC通讯协议介绍.ppt

OPC接口技术接口技术谈英姿东南大学自控系工业自动化教研室东南大学自控系工业自动化教研室 内容提要概述OPC基本原理OPC自定义接口HMI/SCADAHMI/SCADAData Acquisition工程工程部门部门产品制造产品制造测试质管部门测试质管部门维护部门维护部门Windows NT业务部门业务部门Internet/EthernetOPCDeviceNetFOUNDATONPROFIBUSEthernetWindows NTOPC数据采集数据采集PLCNNNN分分布布式式 I/ONNNN数据采集数据采集 运动控制运动控制可视监控可视监控Measurement-Pressure-Temp-Flow-LevelValvesPositionersPID ControlFieldbusSystemFieldPointSystemPLC SystemOPC ClientOPC ServerOPC ClientOPC ClientOPC ServerOPC ServerHMIExcelInternetSCADAHMISCADANNNNNNNNNNNN为什么需要OPCSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverDisplayApplicationTrendApplicationReportApplicationOPC的解决方案SoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverOPCOPCOPCOPCDisplayApplicationTrendApplicationReportApplicationOPCOPCOPC概述OLE for Process Control(Object linking and embedding)now:Open Process Control Openess Productivity and Conectivity 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 OPCABB PLCsTlmcanique PLCsSiemens PLCsMasterBusMMS driverXWAY driverProfinetdrivervisualizationhistorydata baseWith OPC:ABB Operator Workplace ConnectionABB AC800MTlmcanique TSXSiemens S7AC800MOPC serverSchneiderOPC serverSiemensOPC serverOperatorITapplication software is written independently from the type of controllerHistorian(Information Manager)MMSXWAYProfiNetthe drivers still exist,but the clients do notsee them anymoreOPC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Transport(TCP-IP,UDP,Queued)ActiveXActiveX(Distributed)Component Object Model(COM/DCOM)Object Linking and Embedding(OLE)EthernetOLE for ProcessControl(OPC)only betweennodesOPC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、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l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lC,C+,VB,Java,HTML,DHTML 可利用Internet OPC as a hubsource:Siemens WinCCOPC connection to databasesTools allow to build 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 serverDBODBCOPC for internal communication:AIP as exampleAIPaspectsAC800MOPC serverSchneiderOPC serverSiemensOPC serverAssetOptimizerEnterpriseHistorianaspectsOPC clientOPC serveraspect directoryOPCconnectionsaspectsaspectsOPC Connection to ERPDirect and Fieldbus access(local)OPC serverclient application(OPC client)fieldbus(local)OPC serverFB ManagerfieldbusPLCFB agentfieldbusPLCFB agentdirect connectionfieldbus connectioncan also be a point-to-point linkclient application(OPC client)proprietary protocolThe OPC server is runningall the time,as soon as atleast one client is presentI/O devicesclients and servers run as parallel processesAccessing a server in another nodeTCP/IPstubDCOMTCP/IPOPC serverDCOMTCP/IPOPCserverDCOMFB Manager fieldbusDCOMclient application(OPC client)Limitation:does not work over firewalls.Solution:OPC XML(see later)COM/DCOM across multiple nodesOPC serverfor BrandYapplication 1(OPC client)Fieldbus YFieldbusXdriversOPC serverfor BrandXOPC serverfor simulationpanelapplication 2(OPC client)OPC serverfor BrandZTCP/IPTCP/IPinput/output to plantEthernetapp3node 1connectivity nodeOPC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 Events 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OPCData AccessOPCAlarms&EventsOPCHDAhistory data baseOPCBatchbatchsystemOPCDXOPCUAUnifiedArchitecture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 ControlData MonitorSub-SystemOPCOPC(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l硬件连接状态硬件连接状态l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 AEOPC提供了OPC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数据交换规范谁需要OPC DX?OPC DX?自动化用户自动化用户l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l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:Models 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 contents recipe 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OPC XML 的应用领域的应用领域l 通过Internet实现数据访问实现数据访问l 跨平台（非微软）的OPC 应用应用l 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l数据订阅数据订阅l数据浏览数据浏览Web Service Web ServiceSOAP(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lOPC对象有三个：服务器(OPC Server)、组(OPC Group)和项(OPC Item)OPC接口“Automation”vs.“Custom”interfaceOPC AutomationwrapperAutomation client(Visual Basic,Excel,)custom interfaceserverCustom client(C+,.)custom interfaceserver必需的接口定义OPC服务器必需的接口有lIunknownlIOPCServer lIOPCCommerlIConnectionPointContainer标准OPC服务器对象标准OPC组对象