OPC通讯协议入门介绍

### OPC通讯协议入门介绍 #### 一、OPC概述 **OPC**(OLE for Process Control)是一种被广泛应用于工业自动化领域的通讯协议标准。它最初是由一些全球领先的自动化系统和硬件软件公司与微软合作制定的，旨在解决不同厂商的控制系统之间缺乏有效互通的问题。通过OPC，可以在基于Microsoft操作系统的PC上实现自动化实时数据的有效交换。OPC标准由OPC基金会进行管理和维护。 #### 二、OPC的基本原理 ##### 2.1 技术基础 - **OLE (Object Linking and Embedding)**: 是一种早期的数据共享技术，允许不同应用程序间的数据交换。 - **COM (Component Object Model)**: 提供了一种组件间通信的标准方式，使得组件可以在不同进程中进行通信。 - **DCOM (Distributed Component Object Model)**: 基于COM，但扩展了其功能，支持跨计算机的组件通信。 - **ActiveX**: 包含了OLE和COM的技术集合，并且增加了更多功能，如网络透明度等。 ##### 2.2 OPC的目标 OPC的目标是利用Microsoft COM、DCOM和ActiveX技术的功能，开发出一套开放的和互操作的接口标准。这一标准旨在促进自动化/控制应用、现场系统/设备以及商业/办公应用之间的更强的互操作能力。 #### 三、OPC的关键概念 **3.1 OPC服务器(Server)** - **定义**: OPC服务器负责从硬件设备获取数据或向硬件设备发送命令。 - **作用**: 作为硬件设备与应用程序之间的桥梁，提供了一个标准化的方式让应用程序能够访问硬件设备的数据。 **3.2 OPC客户端(Client)** - **定义**: OPC客户端是从OPC服务器获取数据的应用程序。 - **作用**: 通过OPC服务器获取数据后，可以进行可视化显示、趋势分析、报告生成等操作。 #### 四、OPC的组成及原理 ##### 4.1 通用OPC结构 OPC协议主要包括以下几个方面： - **数据访问规范(Data Access Specification)**: 定义了如何获取实时数据。 - **报警和事件规范(Alarms and Events Specification)**: 规定了如何处理报警和事件信息。 - **数据交换规范(Data Exchange Specification)**: 描述了如何在不同系统之间交换数据。 - **历史数据访问规范(Historical Data Access Specification)**: 指定了如何访问历史数据。 - **批处理规范(Batch Specification)**: 针对批量生产过程中的数据交换制定了标准。 - **安全性规范(Security Specification)**: 确保了数据交换的安全性。 - **XML规范(XML DA and XML AE Specifications)**: 使用XML格式来实现数据交换。 ##### 4.2 对象及接口概述 - **对象(Object)**: OPC系统中的核心组成部分，例如传感器、执行器等。 - **接口(Interface)**: 定义了如何与对象进行交互的方法。 ##### 4.3 必需的接口定义 - **IOpenGroup**: 提供了创建、删除和管理组的功能。 - **IOpenItem**: 用于添加、删除和管理项的操作。 - **ISyncIO**: 同步读取数据的方法。 - **ISyncIOEx**: 扩展同步读取数据的方法。 ##### 4.4 可选的接口定义 - **IAsyncIO**: 异步读取数据的方法。 - **IAsyncIOEx**: 扩展异步读取数据的方法。 - **IBrowse**: 浏览服务器地址空间的能力。 ##### 4.5 服务器地址空间及配置 OPC服务器维护一个地址空间(Address Space)，其中包含了所有的对象和它们的属性。这些对象可以通过特定的路径来访问。 ##### 4.6 时间同步与顺序发送机制 为了确保数据的一致性和准确性，OPC协议规定了时间同步的要求以及数据发送的顺序。 ##### 4.7 永久存储机制 对于需要长期保存的数据，OPC提供了永久存储机制，以便于历史数据分析。 ##### 4.8 EnumOPC对象属性条目 这些条目定义了如何枚举OPC对象及其属性。 #### 五、OPC的实际应用场景 OPC在实际应用中主要涉及以下几个领域： - **数据采集(Data Acquisition)**: 从各种设备收集数据。 - **运动控制(Motion Control)**: 控制机器人的运动。 - **可视监控(Visual Monitoring)**: 实时显示工厂内的状态。 - **网络架构(Network Architecture)**: 设计和实现网络连接方案。 #### 六、OPC的优势 - **互操作性**: 支持不同厂商的设备和软件之间的数据交换。 - **灵活性**: 支持各种类型的客户端和服务器。 - **高效性**: 优化了数据传输速度。 - **编程语言支持**: 可以使用多种编程语言进行开发。 通过以上介绍，我们可以了解到OPC协议是如何解决工业自动化领域中设备与软件间的互通问题的。OPC不仅提供了一套标准的接口定义，还涵盖了数据访问、报警处理、历史数据管理等多个方面，极大地促进了工业自动化系统的集成和发展。