OPC技术的发展前景

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• 摘要：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循的通信标准，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。本文主要介绍了OPC技术的背景、目的、范围以及发展前景等。

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循的通信标准，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。OPC代表了今后一段时间内过程控制系统通信标准的发展方向。那么在展望OPC技术的发展前景之前，我们先来了解一下OPC技术的背景、目的、范围等。

1. OPC背景
OPC的动机是建立大量数据源通信的标准机制，这些数据源可以是工厂的设备或控制室的数据库。
（1）现场管理，有了智能型的现场设备，就可以提供大量以前不能用到的关于现场设备的信息。这些信息提供了设备的状况、参数配置和组成材料等数据。所有这些信息必须以一种一致的方式呈现给用户或任何使用这些数据的应用软件。
（2）过程管理，安装分布式控制系统（DCS和SCADA系统）来监视和控制制造过程使得以前手工收集的数据得以电子化。
（3）商业管理，安装控制系统可以获利。这种获利是通过整合从过程中收集的信息和处理制造过程的财政方面的商务系统来完成的。将信息以一种一致的方式提供给客户应用软件使得提供这种整合所需要的努力降到最小。要有效地完成这些事情，制造商需要从工厂的基层获取数据并将之整合到已有的商务系统中。制造商必须能利用非定制的工具（SCADA包，数据库和电子数据表等）来装配系统以达到需要。其关键在于集中于数据访问而非数据类型的开放有效的通信体系。

2. OPC的目的
OPC的目的是寻求一种从任何设备和数据库这样的数据源访问数据的通用方法的应用软件。图1是多台OPC服务器的应用软件。

图1及后面所描述的OPC服务器将作为所有提供OPC接口的服务器的同义词，如OPC数据访问服务器，OPC报警和事件服务器，OPC历史数据服务器等。
1）当前的客户端应用软件的体系结构
人们已经开发了很多客户端应用软件，这些软件需要开发独立的包驱动来从数据源请求数据和访问数据。这就引起了下列问题：
（1）重复劳动，所有人都得为一个特定厂家的硬件编写驱动；
（2）厂家间驱动的矛盾性，硬件特性不能被所有的驱动开发者支持；
（3）硬件特性支持的变化，硬件性能的改变可能会使一些驱动失效；
（4）访问冲突，因为都含有独立的驱动，通常两个包不能同时访问同一个设备。
硬件制造商想开发驱动来解决这些问题，但是受到客户端协议的不同性的困扰。
OPC在硬件供应商和软件开发人员之间搭上了一座桥梁，它提供了一种机制来从数据源提供数据并且以一种标准的方式将这些数据传送到任意客户端应用软件，现在销售商可以开发可复用的、高度优化的服务器来和这些数据源通信并有效地维护这种从数据源/设备访问数据的机制。在服务器上提供OPC接口使得任何客户端都可以访问他们的设备。
2）定制应用软件体系结构
人们在VB、Delphi、PB等环境下开发了越来越多的定制应用软件。OPC必须考虑到这种趋势。微软知道这种趋势并且设计了OLE/COM，以允许（某个领域的专家用C和C＋＋编写的）组件可以为完全不同的领域的（VB或Delphi编写的）定制应用程序所利用。开发人员可能用C和C＋＋编写软件组件来封装复杂的对设备数据的访问，而商务应用开发人员可以用VB来编写代码去请求和利用工厂的底层数据。
所有规范的目的就是方便用C和C＋＋开发OPC服务器，并方便用其她可选的语言开发OPC客户端应用软件。
接口的体系结构和设计同样也支持用其她语言来开发OPC服务器。

3. OPC的范围
（1）在线数据访问，即在应用软件和过程控制设备间弹性的、高效的数据读写；
（2）报警和事件处理，即将特定事件和报警条件的发生通知给OPC客户端的机制；
（3）历史数据访问，即对历史引擎的数据的读取、处理和编辑。
安全、批处理及历史报警和事件数据处理的功能属于后续版本描述的特征。OPC的体系结构采用了COM接口的优点，COM接口提供了一种扩充OPC功能性的方便的机制。OPC设计的其他目标如下：
（1）易执行；
（2）灵活，能适应多种销售商需要；
（3）提供高级别的功能性；
（4）运行高效的操作。
OPC规范包括以下内容：
（1）一套客户端和服务器编写器使用的定制化COM接口；
（2）一套支持高级商业应用软件如Excel、VB等开发的客户端OLE自动控制接口的参考。
体系结构上利用微软分布式OLE技术（DCOM）来促进客户端和远程服务器的连接。

了解了OPC技术的背景、目的和范围后，让我们一起来分析一下OPC技术的发展前景。

随着基于OPC标准的控制组件的推广和普及，不仅使控制组件的增设和组件的置换更加简单，而且使过程数据的访问也变得容易。比如过程控制程序可以直接和数据分析软件包或电子表格应用程序连接，从而达成高度的工厂控制系统的信息化。

使用OPC技术，第一次实现了不用考虑程序和接口问题，就可以在自动化控制软、硬件之间实行无缝连接。OPC基于Microsoft windows的COM/DCOM技术，定义了工业应用领域，使用起来与制造商不相关的接口，即使是非常欢迎的Office程序都可以连接到自动化的世界来。它给用户第一次在选择它们的软件和硬件模块时具有充分的灵活性，通过标准化通信接口，多种供应商的产品能被组合、匹配在一起，并且在无需修改程序的情况下能够相互作用。OPC使得即插即用在自动化应用中成为现实，并且还允许集成各种各样的现场总线系统。OPC将提供众多的优点：（1）在过程控制和机器制造工业领域的“即插即用”；（2）允许在不同供应商开发的硬件装置和应用软件之间通过共同的接口进行数据交换，Windows技术和OPC接口使之有可能将可编程控制端的硬件和软件组合在一起而不需要开发大量专用的通讯接口程序，由此节省不少人力物力；（3）使从办公室产品到过程数据的访问简单易行而且灵活可靠。

在以前的自动化领域的通信技术规范方面，很少有像OPC新技术标准那样引起轰动的。OPC在今天已经理所当然的被自动化组件的制造商逐步发展成一个事实上的新技术标准。当今，软件在自动化领域内使用的重要性与日俱增。无论项目是否涉及到操作、可视化、数据存档或控制，向纯粹的、基于PC的软件解决方案的发展趋势是不可阻挡的。因此，OPC技术的发展前景是被众多业内人士所看好和期待的。