基于OPC技術的系統集成設計與實現
摘 要:OPC是為了解決應用軟件和各種設備驅動程序的通信問題而產生的一項工業技術規范和標準,這里探討了基于OPC技術的環境監控與安全防范系統的集成解決方案;闡述了OPC技術的核心思想和知識體系;分析了OPC服務器的對象組成和結構;給出一種基于OPC數據訪問規范的數據訪問服務器設計與實現方法,并給出OPC客戶端編程示例,實現集成平臺和子系統的數據交換。
關鍵詞:OPC;環境監控;安全防范;系統集成;ATL
隨著計算機技術和信息技術的不斷發展,環境監控與安全防范系統在智能建筑中的應用越來越廣泛。隨著系統規模的不斷擴大,應用于工業控制領域的軟件與硬件設備的種類也越來越豐富,不同設備的通信協議也不盡相同,系統集成難度越來越大。因此,如何有效處理系統的互聯和互操作問題成為迫切需要解決的問題。由于OPC技術采用即插即用的軟件方式,統一了數據訪問接口,簡化了系統集成環境,并且易于實現功能擴展,使控制系統進一步開放,從而使得每一個子系統都能夠自由的通信,實現了信息共享,所以OPC技術的應用越來越廣泛,已成為建筑智能化系統集成的一種新途徑。這里以智能建筑領域某環境監控與安全防范系統為例,探討OPc技術的應用。
l 系統構建
在某些智能樓宇中,對環境溫濕度、火災報警與人員出入管理有較高要求,因此一套設計合理、價格適宜的環境監控與安全防范系統就顯得尤為重要。這里所設計研究的系統主要包括溫濕度監控、火災報警和門禁控制3個子系統。由于現場設備種類和數量繁多并且在樓宇建筑內分布廣泛,所以采用基于OPC技術的系統集成方案,從而成功的解決系統集成及各子系統之間的互聯性和互操作性問題。系統集成原理如圖1所示。
各子系統OPC服務器封裝了子系統的訪問細節,并向上提供標準的OPC接口,集成平臺各應用軟件作為客戶端通過OPC標準接口模塊與子系統進行通信和控制,并對收集到的各個子系統信息進行整理、統計和分析,實現信息共享,協調各個子系統之間的工作,從而達到控制與管理的目的,實現了系統集成。
2 OPC技術簡介
OPC(OLE for Process Control)即是把OLE應用于工業過程控制領域。工業控制領域要用到大量的現場設備,在OPC:出現以前,軟件開發商需要開發大量的驅動程序連接這些設備。由于不同設備或者同一設備不同單元的驅動程序有可能不同,軟件開發商很難同時對這些設備進行訪問以優化操作,且一旦硬件系統改動或升級,應用程序就可能需要重寫;同時不同客戶有著不同的應用需求,不同硬件設備也存在不同的數據傳輸協議,傳統集成方法已越來越不適應發展需要。
OPC技術的出現有效地解決了這一問題。OPC建立在OLE規范之上,它為工業控制領域提供了一種標準的數據訪問機制。它將底層硬件驅動程序和上層應用程序的開發有效地分隔開,使用統一的數據接口實現了不同設備協議間的數據互訪,不僅易于系統維護和升級,而且縮短了開發時間。
OPC規范的內容涵蓋了數據存取、事件報警、安全性等諸多方面,主要包括:數據存取規范、報警事件規范、歷史數據存儲規范、批量過程規范和安全性規范等。OPC開發包括OPC服務器和OPC客戶端兩個部分。
其實質是在硬件供應商和軟件開發商之間建立了一套完整的標準,只要遵循這套標準,數據交互對雙方來說就是透明的,OPC客戶端就可以方便地讀取OPC服務器中的數據,無需重復開發單獨的驅動程序,應用程序之間可以很容易地實現信息的共享與交互,從而大大降低集成成本。典型的OPC體系如圖2所示。
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