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1、摘摘 要要随着计算机技术的不断发展，应用于工业控制领域的软件与硬件设备的种类也越来越丰富， 系统集成变得越来越复杂与困难。所以，无论是对于客户还是开发者而言，一套统一、通用 的标准是非常必要的。 OPC DA 主要是提供现场层和应用软件间的纵向的数据集成和互操作。OPC 客户端能通过标 准接口与一个或多个不同提供商的服务器通信。OPC DX 由于定义了一个通用的接口，使得 不同总线协议的设备和控制器通过以太网进行直接数据交换成为可能。(毕业设计 ) 本文首先分析了 OPC 概况及优点，仔细研究了一下 OPC 的各种规范。在弄清 OPC 服务器 的结构及实现步骤的基础上，进行了服务器的测试及仿真
2、试验。包括了服务器的注册及实现 程序，并进行了简单的模拟仿真，并验证了 OPC 技术的软件开放性。(毕业设计 ) 关键词： OPC；开放性及互操作性；OPC 数据访问；OPC 数据交换Application and Study of OPC for Industrial Control System Abstract With the development of computer technology, more and more software and hardware are used in industry control field and system integration b
3、ecomes harder than before. So it is very necessary to use the same standard to communication for both user and vendor. OPC Data Access primarily provides vertical data integration and interoperability between measurement and automation systems on the manufacturing floor and client application. OPC c
4、lient applications can communicate with one or more OPC servers from different suppliers. OPC Data exchange makes it possible by defining a set of interfaces that provides interoperability and allows data exchange among devices and controllers connected to Ethernet networks using different field bus
5、 protocols. This text first analyzed OPCs general situation and its advantage, and understands various OPC carefully. On the base of understanding the structure of the OPC server and the realization procedure, designed an imitate true model experiment. Included the register and realization procedure
6、 of the server, and carried on a simple imitate true experiment, and proved the OPC software techniques openness. Key words：OPC；Openness and Interoperability；OPC DA；OPC DX 研究课题的提出 从 OPC 技术的应用和开发来看，OPC DA 数据访问规范是核心，在工业控制系统的实际应用也最广泛，应用软件中 OPC DA 几乎成了必须的接口标准。基于工业以太网的控制系统己经 成为比较流行的趋势，而且 OPC DA 就做为一种开放的软
7、件技术在系统的集成中获得应用。 本文跟踪 OPC 的最新技术，提出将 OPC DA 和 OPC DX 技术与工业以太网结合的全集成控 制系统，不但使得系统的在纵向和横向都能开放集成，而且，改善了采用 OPC“中间件”方案 中实现异种总线网段之间数据交换的实时性。总之，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。 OPC 服务器应该提供有效地与物理设备通讯的方式，以优化不同的客户程序对数据的访问。 对输入(读操作)来说，物理设备返回的数据被缓存，通过同步或异步的方式提供给客户
8、:对输 出(写操作)来说，OPC 服务器应该代替客户向物理设备更新数据。(毕业设计 ) OPC 规范包括: 1. OPC 数据存取(Data Access)规范 2. OPC 报警与事件(Alarm and Event)规范 3. OPC 历史数据存取( Historical Data Access)规范 4. OPC 安全(Security)规范 5. OPC 批处理(Batch)规范 6. OPC 服务器数据交换(Data eXchange)规范 7. OPC_XML 规范在以往自动化领域的通信技术规范方而，很少有像 OPC 标准这样一出现就引起了如此强烈的 轰动，OPC 在今大已经逐步发
9、展成为一个事实上的国际标准。目前，绝大多数的土控厂家为 实现其系统的开放性，其监控软件或 DCS,PLC 都提供了 OPC 接口或 OPC 服务器，使产品 具备兼容性和二次开发能力，具备 OPC 接口已经成为工控厂家提高其产品市场竟争力的一个 先进技术手段，不能提供 OPC 接口的系统必将被历史淘汰。 本课题就是在这个背景下，进行 OPC 服务器的开发研究，仔细了解了一下 OPC 的各种规范。 在弄清 OPC 服务器的结构及实现步骤的基础上，了解了服务器的注册及实现程序，设计了一 个仿真模型试验,并进行了简单的仿真试验，进一步验证了 OPC 技术的巨大优势。 通过本次设计，使我在巩固原有所学知
10、识以外，又了解了一门当今世界一门前沿的技术，并 尝试着进行了初步的探索，使我受益匪浅。目 录 摘 要 IAbstract II第一章 绪论 1 1.1 引言 1 1.2 工控软件的发展 1 1.2.1 传统的工业控制系统开发存在的问题 1 1.2.2 采用 OPC 技术开发工业控制系统 2 1.3 OPC 技术的优点 3 1. 4 国内外研究的现状 4 1.4.1 OPC 技术在国外的现状 4 1.4.2 OPC 技术在国内的研究和应用 4 1.5 研究课题的提出 5 第二章 OPC 规范的内容 6 2.1 概述 6 2.2 OPC 数据存取(Data Access)规范 7 2.3 OPC
11、报警与事件(Alarm and Event)规范 9 2.4 OPC 历史数据存取(Historical Data Access)规范 10 2.5 OPC 安全规范 10 2.6 OPC 批处理规范 11 2.7 OPC-XML 规范 12 2.8 OPC 数据交换规范及适用范围 12 第三章 OPC 服务器的开发与实现 13 3.1 OPC 服务器的总体结构 13 3.2 OPC 服务器程序实现步骤 14 3.3 OPC 服务器的注册及程序的实现 14 3.3.1 OPC 服务器组件的注册 14 3.3.2 OPC 服务器程序的设计 15 3.4 OPC DA 服务器接口的实现及组对象的设
12、计 17 3.4.1 OPC DA 服务器接口的实现 17 (毕业设计 ) 3.4.2 设计 OPC DA 组对象 19 3.5 OPC 服务器的读取过程 21 3.5.1 同步读取 21 3.5.2 异步读取 21 第四章 服务器测试及模型仿真设计 23 4.1 服务器测试 23 4.2 OPC 客户测试过程 23 4.2.1 初始化服务器组件 23 4.2.2 建立与 OPC 服务器的连接: 23 4.2.3 获取服务器标签列表: 254.2.4 添加 OPC 组和项 26 4.2.5 数据的刷新及断开连接 27 4.3 测试结果 27 4.4.模拟仿真 30 4.5 监控系统结构设计 3
13、0 4.6 OPC 接口开发 31 4.6.1 定义全局变量 31 4.6.2 连接服务器程序 32 4.6.3 数据更新函数 33 4.6.4 OPC 数据项写数据程序 33 第五章 总结 34 参考文献 35 致谢 36 2.2.3 应用服务器Web上的应用需求仅靠Web编程语言还不能满足。与传统的Web编程语言相比，应用服务器对建立基于Web的企业应用程序具有得天独厚的优势，主要体现在以下方面:(1) 开发优势应用服务器使用人们熟悉的开发语言进行开发，并提供大量基于Web的企业应用功能，如数据库访问、安全性等，使得开发Web应用程序更加简单。(2) 实施优势应用服务器能够支持高性能的事务
14、处理，如多CPU系统、多并发用户、多线程、对象管理和核心级的动态负载平衡。它能够通过系统级服务如线程池管理、数据库连接的高速缓存、动态结果的高速缓存和数据流等，在重负载情况下提供高性能的数据访问和快速的响应时间。通过状态管理与对话管理能力，应用服务器可支持用于以事务处理为基础的操作所具有的多步骤和复杂的请求。事务管理员和请求管理员一起能够提供事务处理的完整性，并能够靠牢固健全的事务管理处理多个后端数据源。事务管理系统支持数据库资源管理、查询自动提交与回退、成功提交和失败回退。使用通用的数据访问和事务处理API可实现对异类数据库系统的统一访问。(3) 集成的管理能力应用服务器允许管理员通过浏览器
15、来远程管理和监视服务器，并进行性能调整，分配服务器上的负载。(4) 安全性应用服务器可提供安全的通信功能，并内置了支持SET,SSL,SHTTP等安全协议的组件，并通过日志来跟踪对服务器的操作，营造一种安全的应用环境。Oracle Web Application Server 应用服务器Oracle针对Web技术的应用服务器产品是Web Application Server.Oracle Web Application Server由(Web Request Program Interface)应用编程接口和Web Server Application Server Broker(WRB),(
16、WRBAPT Application)管理工具组成。 WRB是一个多进程多线索的HTTP服务器。WRB API是一个开放的应用开发环境，封装了WRB应用编程接口。这些API优于底层的第一代HTTP API(如那些通过Web服务器厂商提供的API)。通过WRB API，应用程序开发人员能够建立定制的应用部件，可选用PL/SQL,Java,PERL,LiveHTML,C/C+等多种编程语言来进行Web应用程序的开发。所有的服务器部件可以作为独立的进程运行，从而确保在任意一个第三方提供的部件(Cartridge)发生错误时，不会影响业务其他部分的工作。嵌入式对象及Java和ActiveX小程序等。其内置的全文检索引擎可很容易地为用户提供检索功能。Domino的工作流处理能力可方便地在客户合作伙伴和供应商之间进行商务活动。Domino提供了集成的开发环境Notes Designer for Domino，可以方便地开发网上应用程序。其中的Lotus Bean Machine for Java是一个交互式、可视化的设计工具，可以方便地为网上
