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OPC客户端开发研究与应用
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摘要
OPC全称是OLE for Process Control,即过程控制中的对象链接嵌入技术。OPC技术是基于Microsoft的COM/DCOM (组件对象模型/分布式组件对象模型)技术所要求的功能,制定的一个开放和互用式的工控行业的软件接口标准,在当今过程控制领域,是一种非常流行的数据交换技术,是实现控制系统现场设备级与过程管理级信息交互、实现控制系统开放性的中间件技术。
     OPC技术采用CLIENT/SERVER模式,规定了OPC Client与OPC Server之间遵循标准的接口。OPC服务端一般由控制设备的生产厂商,将硬件设备驱动程序和通信程序封装成独立的OPC服务器,向OPC客户端实时地提供数据。OPC客户端由使用设备的客户自己开发,可以不包含任何通讯接口程序,不必关心底层的硬件设备特性,也不必考虑软硬件如何通讯,只要遵循OPC规范,就能够从OPC服务器中获取数据,从而实现数据的灵活配置和多种系统的真正集成。由于OPC服务端与客户端之间的接口是标准的,因此可以开发出通用的OPC客户端,使不同的应用访问同一台设备或使同一个应用访问不同的设备。
     论文首先介绍了OPC技术产生的背景,以及它的主要特点与发展状况,深入剖析了其核心COM/DCOM技术。然后重点分析了OPC数据访问规范(OPC DA)及OPC客户端与服务器的通信机制,介绍了如何用VC++开发客户端程序,这是本论文的核心。OPC客户端的开发解决了多线程编程、OPC接口实现和多视图显示等技术问题,完成了针对OPC DA规范进行源码级的开发工作,并充分考虑OPC DA最新3.0版与旧2.0版的不同之处,设计出能兼容新旧版本的客户端软件,实现了同时连接多个OPC服务器进行数据采集和管理维护功能。最后介绍了对OPC客户端程序的测试,经测试,该OPC客户端程序具有良好的安全性和可靠性,与OPC服务器能够很好协作,稳定、有效地获取服务器数据;并将OPC技术应用到“某钢铁厂高炉异常炉况预测、控制专家系统”实际项目的设计和开发过程,基于OPC技术的数据采集系统在工控现场实际运行得到较好效果。
     总之,课题的研究和实践致力于对理解OPC内部机制和开发OPC客户端具体应用提供良好的参考,促进基于OPC中间件技术来构建现代控制信息系统的发展。
OPC is the generic OLE for Process Control, literally translated as the Object Linking and Embedding technology in process control. OPC specification is an open and interoperable software interface standards in the field of process control, based on the functions required by Microsoft's COM (Component Object Model) and DCOM (Distributed Component Object Model) technology. Today, in the field of process control, it is a very popular data exchange technology and the middleware technology that realizes information exchange between open system field equipment in control system and process management level, and lets the control system to be an open system.
     OPC specification uses Client/Server mode, and defines the standard interface between OPC Client between OPC Server. In the OPC Server end, the control equipment manufacturers package the hardware device drivers and the communication program to be an independent OPC server providing real-time data to OPC Client. The OPC Client developed by customers who use the equipment is able to obtain data from the OPC server as long as following the OPC data interface protocol, also it may include no communication interface program, does not have to care about the hardware characteristics of the bottom, has no need to consider how to communicate between hardware and software. Thus it realizes the integration of flexible configuration of a variety of data and multi-system. Because the OPC Server and Client interface is the standard, it can develop a universal OPC Client that different applications with a visit to the same equipment or applications with a visit to different devices.
     First, the paper introduces the background of OPC technology as well as its main characteristics and development, analyzes its core technology of COM/DCOM. Then, the paper studies the OPC Data Access specification and the communication mechanism between OPC client and server, introduces how to develop client program using the Visual C++. This is the core of this thesis. OPC Client Development resolved multithreaded programming, OPC interface and multi-view display technology problem, completed an OPC DA norms source-level development work. And fully consider the difference between latest OPC DA 3.0 version and the old version 2.0, designed to be compatible with the new and old versions of the client software. Achieved to connect multiple OPC server for data collection and functions of management and maintenance. Finally, introduces the testing procedures of OPC client. The testing results show that the OPC client has a good safety and reliability, and can access data from server stably and effectively. We apply OPC technology to design and develop the project of "the detection and control system of the abnormity in steel mill blast furnace". The performance of data collection system based on OPC technology in the field of control is more efficient.
     Shortly, the studies and practice of the task provides a good reference to understand the internal mechanisms and develop OPC Client application, accelerate the development of modern information control systems based on OPC-based middleware technology.
引文
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