OPC通讯协议介绍-PPT.ppt

OPC通讯协议介绍内容提要内容提要概述概述OPC基本原理基本原理OPC自定自定义接口接口34HMI/SCADAHMI/SCADADataAcquisition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5Measurement-Pressure-Temp-Flow-LevelValvesPositionersPIDControlFieldbusSystemFieldPointSystemPLCSystemOPCClientOPCServerOPCClientOPCClientOPCServerOPCServerHMIExcelInternetSCADAHMISCADANNNNNNNNNNNN6大家应该也有点累了，稍作休息大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流7为什么需要什么需要OPCSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverDisplayApplicationTrendApplicationReportApplication8OPC的解决方案的解决方案SoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverSoftwareDriverOPCOPCOPCOPCDisplayApplicationTrendApplicationReportApplicationOPCOPCOPC9概述概述OLE for Process ControlOLE for Process Control(Object linking and embedding)(Object linking and embedding)now:OpenProcessControl Openess Productivity and Conectivity Openess Productivity and Conectivity OPCOPC（用于过程控制的（用于过程控制的OLEOLE）是一个工业标准。）是一个工业标准。OPCOPC由一些世界上占领先地位的自动化系统和硬件、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（软件公司与微软（MicrosoftMicrosoft）紧密合作而建立的。）紧密合作而建立的。OPCOPC定义了应用定义了应用MicrosoftMicrosoft操作系统在基于操作系统在基于PC PC 的客的客户机之间交换自动化实时数据的方法。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管理这个标准的国际组织是OPCOPC基金会。基金会。10OPC的宗旨的宗旨OPC的宗旨是在的宗旨是在MicrosoftCOM、DCOM和和ActiveX技技术的功能的功能规程基程基础上开上开发一个开放的和互操作的接口一个开放的和互操作的接口标准。准。这个个标准的目准的目标是促使自是促使自动化化/控制控制应用、用、现场系系统/设备和商和商业/办公室公室应用之用之间具有更具有更强大的互操作能力。大的互操作能力。11BeforeOPCABBPLCsTlmcaniquePLCsSiemensPLCsMasterBusMMSdriverXWAYdriverProfinetdrivervisualizationhistorydatabase12WithOPC:ABBOperatorWorkplaceConnectionABBAC800MTlmcaniqueTSXSiemensS7AC800MOPCserverSchneiderOPCserverSiemensOPCserverOperatorITapplicationsoftwareiswrittenindependentlyfromthetypeofcontrollerHistorian(InformationManager)MMSXWAYProfiNetthedriversstillexist,buttheclientsdonotseethemanymore13OPC技技术基基础OPC技技术基于微基于微软的的OLE(现在的在的ActiveX)、COM(部件部件对象模型象模型)和和DCOM(分布式部件分布式部件对象模型象模型)技技术。OPC包括一整套接口、属性和方法的包括一整套接口、属性和方法的标准集，准集，用于用于过程控制和制造程控制和制造业自自动化系化系统。ActiveX/COM技技术定定义各种不同的各种不同的软件部件件部件如何交互使用和分享数据。如何交互使用和分享数据。不不论过程中采用什么程中采用什么软件或件或设备，OPC为多种多种多多样的的过程控制程控制设备之之间进行通信提供了公用行通信提供了公用的接口。的接口。14OPC技技术基基础构成构成Transport(TCP-IP,UDP,Queued)ActiveXActiveX(Distributed)ComponentObjectModel(COM/DCOM)ObjectLinkingandEmbedding(OLE)EthernetOLEforProcessControl(OPC)onlybetweennodes15OPC基金会基金会管理管理OPC标准的准的组织是是OPC基金会。其基金会。其前身由一个前身由一个Fisher-Rosemount、RockwellSoftware、Siemens、Opto22、Intellution和和IntuitiveTechnology等著名大公司等著名大公司组成成专门的工的工作作组，仅仅用了短短的一年用了短短的一年时间便开便开发出一个基本的可运行的出一个基本的可运行的OPC技技术规范。范。在在1996年年8月月发布了布了简化的、一步到位化的、一步到位的解决方案。的解决方案。16OPC基金会基金会OPC基金会的工作比其他基金会的工作比其他许多多标准化集准化集团能能够更高速运更高速运转。原因十分。原因十分简单，只是由于，只是由于OPC是是建立在已普遍使用的建立在已普遍使用的Mricrosoft标准基准基础上。上。而其他而其他标准化集准化集团必必经完全从最基本开始定完全从最基本开始定义标准，因此在其工作范准，因此在其工作范围内达成一致的意内达成一致的意见往往往是往是费时费力，自然其工作效率是不能和力，自然其工作效率是不能和OPC基金会比基金会比拟的。的。Micosoft是是OPC基金会的一个成基金会的一个成员，已，已给予予OPC基金会基金会强有力的支持。但有力的支持。但Microsoft在在OPC中的作用主要在于其中的作用主要在于其强大的后援支持，而大的后援支持，而让具有丰富的行具有丰富的行业经验的成的成员公司指公司指导OPC基基金会的工作。金会的工作。17OPC基金会基金会组织结构构18OPC中国基金会中国基金会OPC中国基金会的宗旨是在中国推广中国基金会的宗旨是在中国推广OPC，以，以消除中国与其它消除中国与其它发达国家的信息差距。达国家的信息差距。通通过定期召开中国基金会会定期召开中国基金会会员大会、制定相大会、制定相应的的规章制度，同章制度，同时针对中国市中国市场建立相建立相应的市的市场营销体系，提供培体系，提供培训、信息以及展会的、信息以及展会的组织，以以进一步加一步加强各会各会员的利益，以本地化的形式的利益，以本地化的形式加加强与与OPC基金会的基金会的联系。系。19OPC特性特性任何客户机都可以与服务器连接任何客户机都可以与服务器连接即插即用的互操作性是其目标即插即用的互操作性是其目标该标准已被公开并出版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基金会是管理此工业标准的组织 灵活性灵活性 接纳所有类型的客户机及服务器接纳所有类型的客户机及服务器 高效性高效性 优化快速传输数据优化快速传输数据 可以支持所有编程语言可以支持所有编程语言 C,C+,VB,Java,HTML,DHTML可利用可利用Internet20OPCasahubsource:SiemensWinCC21OPCconnectiontodatabasesToolsallowtobuildanOPCDAinterfacetoanyODBC-equippeddatabase.Thedatabaseinternalstructure(exposedthroughqueries)isreflectedasahierarchyofOPCitems.Thisallowstogiveaunifiedaccesstosimpleitems.application(OPCclient)OPCserverDBODBC22OPCforinternalcommunication:AIPasexampleAIPaspectsAC800MOPCserverSchneiderOPCserverSiemensOPCserverAssetOptimizerEnterpriseHistorianaspectsOPCclientOPCserveraspectdirectoryOPCconnectionsaspectsaspects23OPCConnectiontoERP24DirectandFieldbusaccess(local)OPCserverclientapplication(OPCclient)fieldbus(local)OPCserverFBManagerfieldbusPLCFBagentfieldbusPLCFBagentdirectconnectionfieldbusconnectioncanalsobeapoint-to-pointlinkclientapplication(OPCclient)proprietaryprotocolTheOPCserverisrunningallthetime,assoonasatleastoneclientispresentI/Odevicesclientsandserversrunasparallelprocesses25AccessingaserverinanothernodeTCP/IPstubDCOMTCP/IPOPCserverDCOMTCP/IPOPCserverDCOMFBManagerfieldbusDCOMclientapplication(OPCclient)Limitation:doesnotworkoverfirewalls.Solution:OPCXML(seelater)26COM/DCOMacrossmultiplenodesOPCserverforBrandYapplication1(OPCclient)FieldbusYFieldbusXdriversOPCserverforBrandXOPCserverforsimulationpanelapplication2(OPCclient)OPCserverforBrandZTCP/IPTCP/IPinput/outputtoplantEthernetapp3node1connectivitynode27OPC基本原理基本原理通用通用OPC结构及构及组成成对象及接口概述象及接口概述必需的接口定必需的接口定义可可选的接口定的接口定义服服务器地址空器地址空间及配置及配置时间同步与同步与顺序序发送机制送机制永久存永久存储机制机制EnumOPC对象属性条目象属性条目28通用通用OPC结构及构及组成成OPC数据数据访问规范范OPC报警和事件警和事件规范范OPC数据交数据交换规范范OPC历史数据史数据访问规范范OPC批批处理理规范范OPC安全性安全性规范范OPCXML规范范29OPC标准的发展历史标准的发展历史30标准标准版本版本内容内容DataAccess3.0,2.0,1.0数据访问规范AlarmsandEvents1.10,1.00报警和事件规范HistoricalDataAccess1.0历史数据存取规范Batch2.0,1.0批量过程规范Security1.0安全性规范Compliance2.00.2数据访问标准的测试工具OPCXML1.00,0.18过程数据的XML规范OPCeXchange1.0数据交换规范OPCCommands正在开发命令规范OPCCommonI/O正在开发公共I/O规范OPCComplexData正在开发复杂数据规范 31OPCDataAccessOPCAlarms&EventsOPCHDAhistorydatabaseOPCBatchbatchsystemOPCDXOPCUAUnified Architecture规范32OPC数据数据访问规范范33OPCDA的适用领域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34OPC数据数据访问规范特点范特点基于基于COM技术技术技术技术灵活支持多类应用程序支持多类应用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高性能支持网络操作支持网络操作易于理解易于理解易于理解易于理解被广泛接受被广泛接受被广泛接受被广泛接受35OPCDA能提供那类数据？能提供那类数据？传感器的实时数据：传感器的实时数据：温度、压力和流量控制参数控制参数：打开、关闭、运行和停如状态信息状态信息状态信息硬件连接状态硬件连接状态软件和子系统的状态软件和子系统的状态总之，OPCDA可以提供任何类型数据36OPCDA每个OPCDA服务器是一个独立的对象服一对OPCDA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37OPC报警和事件警和事件规范范OPCAEOPC提供了提供了OPC服服务器器发生异常生异常时，以，以及及OPC服服务器器设定事件到来定事件到来时向向OPC客客户发送通知的一种机制，通送通知的一种机制，通过使用使用OPC技技术，能，能够更好的捕捉控制更好的捕捉控制过程中的各程中的各种种报警和事件并警和事件并给予相予相应的的处理。理。38OPC历史数据史数据访问规范范OPC提供了提供了读取存取存储在在过程数据存档文程数据存档文件、数据件、数据库或或远程程终端端设备中的中的历史数史数据以及据以及对其操作、其操作、编辑的方法。的方法。39HDAforHistoricalDataAccess.40OPC数据交数据交换规范范什么是OPCDX?OPCDX?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OPCDA标准标准OPCDX将不影响现有的现场总线规将范范41OPC数据交数据交换规范范谁需要OPCDX?OPCDX?自动化用户自动化用户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42OPCDX应用43OPC批批处理理规范范OPCBatch的目的是使异构的目的是使异构计算算环境下境下不同的生不同的生产控制方案等有效地控制方案等有效地协同工作同工作.一个批一个批处理服理服务器可以从其他器可以从其他OPC数据数据访问服服务器或器或专用的批用的批处理理过程控制程控制软件件获得数据得数据.44OPCBatchBasedon:IEC61512-1BatchControlPart1:ModelsandTerminology(ANSI/ISAS88.011995)ISA-dS88.02-2000draft17ofMay2000Allowstoaccess:equipmentcapabilities,currentoperatingconditions,historicalcontentsrecipecontents45OPC安全性安全性规范范OPC安全性安全性规范提供了一种范提供了一种专门的机制的机制来保来保护敏感的数据敏感的数据.该安全机制是通安全机制是通过在在OPC服服务器器对象上象上增加增加IOPCSecruityNT接口和接口和IOPCSecruityPrivate接口来接口来实现的。的。46OPCXML规范范OPCXML的应用领域的应用领域 通过Internet实现数据访问实现数据访问 跨平台（非微软）的OPC应用应用 基于.NET技术的应用技术的应用OPCXML的技术背景的技术背景OPCDA(数据存取)功能功能数据订阅数据订阅数据浏览数据浏览WebServiceWebServiceSOAP(简单对象访问协议)访问协议)47OPCXML规范范48对象及接口概述象及接口概述OPC对象象OPC对象有三个：服务器对象有三个：服务器(OPCServer)、组、组(OPCGroup)和项和项(OPCItem)OPC接口接口49“Automation”vs.“Custom”interfaceOPCAutomationwrapperAutomationclient(VisualBasic,Excel,)custominterfaceserverCustomclient(C+,.)custominterfaceserver50必需的接口定必需的接口定义OPC服服务器必需的接口有器必需的接口有IunknownIOPCServerIOPCCommerIConnectionPointContainer51标准准OPC服服务器器对象象52