OPC架构和技术规范概览

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什么是OPC?

　　OPC是通过开放标准实现开放互连（open connectivity）的缩写。他满足了自动化应用中的需要，就像视窗（Windows）下的打印机驱动程序。
　　OPC的宣传口号是：专注于自动化与上层的互操作。OPC基金会（OPC Foundation）希望这3个首字母能够包含各种字母排列的互操作问题。
　　OPC 2011年的口号是：为工业自动化和其他相关域建立互操作标准。
　　OPC的体系架构
　　下图是OPC的体系架构。


　　OPC技术概述
　　OPC是关于在工业自动化和企业系统中，支持工业所有的开放连接。互操作通过建立和维护开放标准规范来保证。
　　基于基础标准和通用计算技术，OPC基金会改编和建立规范，满足工业的特定需求。当新需求出现时，OPC会不断建立新标准，并且会利用新技术改进已有标准。
　　OPC是一个系列标准规范。第一个标准（最早称为简单OPC规范，现在称为数据访问规范 ）来源于一组领先的全球自动化供应商与微软（Microsoft）的合作成果。 最早基于微软的组件对象模型（OLE COM）和分布式组件对象模型（DCOM）技术， 规范定义了一组标准对象、接口和方法，用于过程控制和制造自动化，实现应用的互操作。COM/DCOM技术为软件产品的开发提供了框架。现在，市面上已有数以百计的OPC数据访问服务器和客户机产品了。
　　人们喜欢拿早先的数据访问规范与早先的磁盘操作系统（DOS）后来是视窗中的打印机驱动程序做类比。在DOS下，每个应用的开发者必须要对不同的打印机写驱动程序。比如AutoCAD应用的开发人员，除了AutoCAD应用程序外，还要写打印机驱动程序。同样，WordPerfect应用程序员要同时写WordPerfect应用和打印机驱动。他们不得不对每种希望支持的打印机分开来写驱动程序：一种用于爱普生（Epson）FX-80的打印机，一种用于惠普（HP）LaserJet的打印机……依此类推。在工业自动化世界，Intellution公司的程序员除了要写他们的人机界面（HMI）软件之外，还要对每种工业设备（包括各种品牌的PLC）写专有驱动程序。罗克韦尔（Rockwell）除了写自己的HMI之外，也要对每种工业设备（除了自己的PLC之外，还包括其他的PLC品牌）写专有驱动程序。
　　视窗在操作系统层面集成了对各种打印机的支持，从而解决了打印机驱动程序的问题。现在，一个打印机驱动程序可以为所有的应用服务！而且，所有打印机的驱动程序由打印机厂家编写（而不再由应用开发者编写）。视窗建立了一种基础设施，同样为解决工业设备的驱动程序提供了可能。把OPC规范加入到微软视窗的OLE技术之中，可以实现互操作的标准化。现在，工业设备制造商已经能够编写OPC DA服务器和OPC客户机软件了（如HMI）。
　　结果是软件供应商因此而获得收益，因为他们减少了花费在连接上面的精力，而专注与他们软件的核心特性。对于用户，他们的收益是灵活性。他们现在选择软件供应商是根据软件的特性而非"他们是否具有对某种特殊设备的驱动程序？"他们不用建立一个客户界面，当操作系统或设备厂商变化时，他们不必承担升级的费用。OPC DA规范的连接机制和一致性测试，可以确保用户有更好的连接质量。OPC接口产品一次建成，可以反复使用；而且，他们还会得到不断的质量控制和改进。
　　使用了软件组件后，用户项目的周期会缩短，成本会降低。这些收益是实实在在、可以度量的。因为OPC标准基于相应的计算机工业标准，可以确保其技术的可靠性。
　　最初的规范标准化了过程数据的采集，取得了很大的成功。人们很快意识到：通过标准化，其他类型数据的通信同样可以获得收益。所以，报警与事件标准、历史数据标准和批处理数据标准也纷纷出台。
　　已有的标准：
　　· OPC数据访问（OPC Data Access）
　　这是最早的功能！用于实时读取PLC、DCS和其他控制设备的数据，在HMI和其他显示客户机上显示。数据访问的第3版规范已经发布。在先前的版本上，改进了浏览器的性能，集成了XML-DA标准。
　　· OPC报警和事件（OPC Alarms & Events）
　　按需提供报警和事件通知（相对于连续数据流的访问）。这些包括过程报警、操作员行为、报告信息和跟踪/审计信息。
　　· OPC批处理（OPC Batch）
　　这个规范把OPC哲学运用到批处理过程的特殊需求中。他提供了用于设备能力交换和当前运行条件的界面（符合S88.01标准中的物理模型）。
　　· OPC数据交换（OPC Data eXchange）
　　这个规范把我们从客户机/服务器的模式切换至服务器到服务器的模式，通信采用以太网现场总线。这可以实现多供应商的互操作能力！并且还有：增加的远程配置、诊断和监视/管理服务。
　　· OPC历史数据访问（OPC Historical Data Access）
　　对比OPC数据访问提供了对实时、连续变化过程的数据访问，OPC历史数据访问提供了对已存数据的访问。从一个简单的数据记录到一个复杂的SCADA系统，历史存档数据可以按照统一的方式恢复。
　　· OPC安全（OPC Security）
　　OPC服务器提供的所有信息，对企业来说都是非常有价值的，如果不能正确地更新，对工厂的流程会造成严重的后果。OPC安全定义了如何控制客户机对OPC服务器的访问，保护服务器中的敏感信息，防止未授权人员对流程参数的更改。
　　· OPC可扩展标记语言的数据访问（OPC XML-DA）
　　提供灵活、一致的规则和格式，使用可扩展标记语言（XML）读取工厂的现场数据，利用微软和其他公司在SOAP和Web服务上取得的成果。
　　正在建立的标准：
　　· OPC复杂数据（OPC Complex Data ）
　　一个伴随数据访问和XML-DA的规范，允许服务器显示和描述更复杂的数据类型，诸如二进制结构和XML文档。
　　· OPC命令（OPC Commands）
　　已经成立了工作组，目标是开发一套新接口，使OPC客户机和服务器能够识别、发送和监视在设备中执行的控制命令。
　　新兴的标准：
　　· OPC 统一架构（OPC Unified Architecture）
　　一套新规范，摒弃使用微软的COM，具有跨平台的能力。

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