OPC（OLE for Process Control）是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用，為工業(yè)自動化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供一項統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。OPC的目的是為現(xiàn)場設(shè)備或數(shù)據(jù)庫中的大量數(shù)據(jù)源之間的通信提供一種標(biāo)準(zhǔn)的通信機(jī)制。

　　OPC技術(shù)是國外幾十年的軟件技術(shù)和工業(yè)自動化技術(shù)的完美結(jié) 合，凝聚了業(yè)界總結(jié)出的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，對OPc的支持，肯定會使自己 的產(chǎn)品上一個檔次，它給工業(yè)控制系統(tǒng)中軟硬件系統(tǒng)的集成帶來了一 場革命，它代表了過程控制系統(tǒng)通信標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向

　　OPC（OLE for process control）作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過OPC標(biāo)準(zhǔn)，不同制造商的設(shè)備和應(yīng)用程序能以統(tǒng)一的方式相互結(jié)合。

　　目前，工業(yè)控制中的各種儀器、儀表、PLC和單片機(jī)系統(tǒng)等都提供了與計算機(jī)的通訊協(xié)議，為計算機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了極大的方便。但是，由于不同的廠商提供的協(xié)議不同，甚至同一廠商的不同類型設(shè)備和計算機(jī)通信的協(xié)議也不相同，所以要與這些設(shè)備交換數(shù)據(jù)，編寫接口程序就比較復(fù)雜。近年來，OPC技術(shù)的出現(xiàn)很好地解決了這一難題，OPC技術(shù)采用開放式數(shù)據(jù)交互，能使來自不同公司的軟硬件組成一個有機(jī)的整體。它傳輸可靠，速度快，而且適于大批量數(shù)據(jù)交換，目前已經(jīng)成為工控行業(yè)新的通訊標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用在工控行業(yè)的各個領(lǐng)域。OPC技術(shù)完全支 持分布式應(yīng)用和異構(gòu)環(huán)境下應(yīng)用程序之間軟件的無縫集成和互操作性，給工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序間的通信建立一套符合工業(yè)控制要求的通信接口規(guī)范，使控制軟件可以高效、穩(wěn)定地對硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作，系統(tǒng)應(yīng)用軟件之間也可以靈活地進(jìn)行信息交互，極大的提高了控制系統(tǒng)的互操作性和適應(yīng)性。

　　SCADA （ Supervisory Control And DataAcquisition）系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，作為生產(chǎn)過程和事物管理自動化最為有效的計算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一，大多采用 Client/Server（客戶/服務(wù)器）模型。由于開發(fā)商和設(shè)備的不同，各種自動化系統(tǒng)都設(shè)計了各自不同的接口，這樣不同開發(fā)商設(shè)計生產(chǎn)的產(chǎn)品就不能直接相互通信。

　　隨著 OLE/COM（對象鏈接與嵌入/組件對象模型）和 DCOM（分布式組件對象模型）的產(chǎn)生和發(fā)展，OPC （OLE for Process Control — - 用于過程控制的OLE）成為工業(yè)控制過程中的一個標(biāo)準(zhǔn)，它是許多世界上領(lǐng)先的自動化和軟硬件公司與微軟公司合作的結(jié)晶。這個標(biāo)準(zhǔn)定義了 Microsoft 操作系統(tǒng)下在基于PC 的客戶機(jī)之間交換自動化實(shí)時數(shù)據(jù)的方法。OPC規(guī)范定義了一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，這個標(biāo)準(zhǔn)使得 COM技術(shù)適用于過程控制和制造自動化等應(yīng)用領(lǐng)域。OLE/COM 是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語言無關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)。OPC 規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場設(shè)備以何種形式存在，客戶以統(tǒng)一的方式去訪問，從而保證軟件對客戶的透明性。

　　 OPC 技術(shù)的優(yōu)勢

　　傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)是一對一的系統(tǒng)，任何一種HMI（Human Machine Interface）等上位監(jiān)控軟件或其它應(yīng)用軟件（如趨勢圖軟件、數(shù)據(jù)報表等）在使用某種硬件設(shè)備時都需要開發(fā)專用的驅(qū)動程序。每增加一個新的硬件種類，N 個軟件需開發(fā) N 個新的設(shè)備驅(qū)動程序。每增加一個軟件，M 類硬件設(shè)備需要開發(fā) M個驅(qū)動程序。新增應(yīng)用軟件或者硬件設(shè)備帶來的只會是驅(qū)動程序種類的迅速增長。如圖 1 所示。

　　基于 OPC 技術(shù)的過程控制系統(tǒng)則可以完美地解決傳統(tǒng)方式的上述問題。任何一種設(shè)備只需要提供一種驅(qū)動就可以供任何軟件系統(tǒng)使用。每增加 1 個新的應(yīng)用軟件不需要另外開發(fā)硬件設(shè)備的驅(qū)動程序；每增加 1 個新的硬件設(shè)備只需要開發(fā) 1 個新設(shè)備的驅(qū)動程序。其基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。

　 用 OPC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的 SCADA 系統(tǒng)

　　OPC 技術(shù)的實(shí)現(xiàn)包括兩個組成部分，OPC 服務(wù)器部分及 OPC 客戶應(yīng)用部分。OPC 服務(wù)器是一典型現(xiàn)場數(shù)據(jù)源程序，它收集現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)信息，通過標(biāo)準(zhǔn) OPC 接口傳送給 OPC 客戶端應(yīng)用。OPC 客戶應(yīng)用是一典型的數(shù)據(jù)接收程序，如 HMI、SCADA 等。OPC客戶應(yīng)用通過 OPC 標(biāo)準(zhǔn)接口與 OPC 服務(wù)器通信，獲取 OPC 服務(wù)器的各種信息。符合 OPC 標(biāo)準(zhǔn)的客戶應(yīng)用可訪問來自任何生產(chǎn)廠商的 OPC 服務(wù)器程序。

　　把 OPC 技術(shù)運(yùn)用到 SCADA 系統(tǒng)中，利用 OPC技術(shù)開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)的 OPC 服務(wù)器來代替過去的驅(qū)動程序，并將各種應(yīng)用軟件設(shè)計成 OPC 的客戶，這樣在 OPC客戶和 OPC 服務(wù)器之間進(jìn)行通信和相互操作。而用戶通過現(xiàn)場總線很容易的將它們集成為完整的自動化系統(tǒng)。并且由于 OPC 規(guī)范基于 OLE/COM 技術(shù)，同時 OLE/COM 的擴(kuò)展遠(yuǎn)程 OLE 自動化與 DCOM 技術(shù)支持 TCP/IP 等多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，因此可以將 OPC 客戶、服務(wù)器在物理上分開，分布于網(wǎng)絡(luò)不同節(jié)點(diǎn)上。按照軟件的模塊化設(shè)計思想，把數(shù)據(jù)處理部分作為OPC 數(shù)據(jù)服務(wù)器，協(xié)議轉(zhuǎn)換部分作為 OPC 協(xié)議服務(wù)器。客戶應(yīng)用軟件通過 OPC 提供給客戶的標(biāo)準(zhǔn)接口進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，以便對 RTU（遠(yuǎn)程終端設(shè)備）進(jìn)行監(jiān)視和控制。其具體的實(shí)現(xiàn)原理如圖 3。

　　OPC 服務(wù)器按照 OPC 數(shù)據(jù)訪問用戶接口標(biāo)準(zhǔn)（OPC data access custom interface standard）（2.04版） 和 OPC 數(shù)據(jù)訪問自動化接口（OPC data access automation interface standard）（2.02 版）設(shè)計而成。協(xié)議處理可選用 Modbus，Lonswork，Jbus 等通信協(xié)議設(shè)計，并據(jù)需要增加不同協(xié)議的接口。數(shù)據(jù)庫用來存放 OPC 服務(wù)器從 RTU 中采集的遙測、遙信、電能質(zhì)量等信號，以及客戶端下達(dá)的遙控、遙調(diào)信號等。客戶端的應(yīng)用程序完成數(shù)據(jù)的 SCADA 處理、圖形分析、報表輸出、事故追憶和報警處理等。工作時，下層的硬件設(shè)備按某種通信協(xié)議將實(shí)時數(shù)據(jù)傳到服務(wù)器的高速緩沖存儲器，協(xié)議服務(wù)器接到響應(yīng)信息后進(jìn)行通信協(xié)議的校驗(yàn)碼校驗(yàn)，正確后，再按協(xié)議數(shù)據(jù)格式在數(shù)據(jù)塊中對響應(yīng)信息解析，去除無用信息后，將所需數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。數(shù)據(jù)處理服務(wù)器可以直接讀取內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，處理后送入數(shù)據(jù)庫。從而達(dá)到實(shí)時數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、監(jiān)控的要求。另外，OPC 客戶下達(dá)的命令，經(jīng)相應(yīng)的處理，送入數(shù)據(jù)庫，由 OPC 數(shù)據(jù)處理服務(wù)器判斷后進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，再進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，送入服務(wù)器的高速緩沖存儲器，然后通過某種通信協(xié)議將命令送至硬件設(shè)備

　　隨著 MIS（管理信息系統(tǒng)）和 GIS（地理信息系統(tǒng)）的發(fā)展，SCADA 系統(tǒng)要求與它們結(jié)合成功能更強(qiáng)大的系統(tǒng)。SCADA 系統(tǒng)與 MIS，GIS 結(jié)合最重要的一點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。傳統(tǒng)的 SCADA 系統(tǒng)與它們結(jié)合，需要開發(fā)不同的數(shù)據(jù)接口，系統(tǒng)集成難以保證質(zhì)量。采用OPC 技術(shù)后，結(jié)合變得很容易。這里SCADA，GIS，MIS 按 OPC 設(shè)計原理設(shè)計成 OPC 客戶。借助服務(wù)器開發(fā)工具，OPC 數(shù)據(jù)服務(wù)器、協(xié)議服務(wù)器、歷史服務(wù)器、報警服務(wù)器都很容易實(shí)現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)實(shí)需要，可以把這些服務(wù)器整合在一起或分布在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上，由 OPC 客戶（SCADA，GIS，MIS）以統(tǒng)一的接口訪問。整個原理圖如圖 4。

　　湖南某電廠廠級實(shí)時監(jiān)視系統(tǒng)項目采用了 OPC技術(shù)，實(shí)現(xiàn) SCADA，GIS，MIS 的無縫結(jié)合。OPC Server將采集到的實(shí)時數(shù)據(jù)送至本機(jī)的 SCADA 建立過程數(shù)據(jù)庫，同時利用 OPC 采集器將當(dāng)?shù)?OPC Server 中的實(shí)時數(shù)據(jù)送至歷史數(shù)據(jù)庫；SCADA 所負(fù)責(zé)采集和處理的實(shí)時遙測、遙信、事項記錄等可為整個系統(tǒng)的所有功能共享，保證了系統(tǒng)從底層的一體化；用戶界面上系統(tǒng)把基于電子地圖的空間查詢、統(tǒng)計、分析、各種圖形顯示等集成在一起，可直接在地理圖上進(jìn)行調(diào)度操作、故障顯示、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭討B(tài)著色等。真正做到了 SCADA/MIS/GIS 的一體化設(shè)計。

　　OPC 服務(wù)器的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

　　從上述可看出基于 OPC 技術(shù)的 SCADA 系統(tǒng)，最主要的實(shí)現(xiàn) OPC 服務(wù)器。OPC 服務(wù)器定義了兩種標(biāo)準(zhǔn)的 COM 對象，即 OPC Server 、OPC Group 對象。通過實(shí)現(xiàn)這兩種標(biāo)準(zhǔn)的 COM 對象及相應(yīng)接口，完成了 OPC 服務(wù)器的開發(fā)。目前，OPC 服務(wù)器開發(fā)工具在國際工業(yè)控制領(lǐng)域中使用已相當(dāng)廣泛，比較著名的供應(yīng)廠商有 FactorySoft、Softing 等公司，但這些開發(fā)工具的價格十分昂貴。以下是一簡單開發(fā)工具實(shí)例。

　　（1） 開發(fā)工具初使化 API

　　BOOL InitServerDLL（HINSTANCE hInstance， CLSID*pCLSID， UINT UpdateRate， CString vendorInfo， CString progId，CString versionId， CString description ）;

　　（2） 注冊與注冊刪除 API

　　HRESULT RegisterOPC（void）;

　　HRESULT UnRegisterOPC（void）;

　　（3） 啟動/停止 OPC 開發(fā)工具 API 及獲取開發(fā)工具的運(yùn)行狀態(tài) API

　　BOOL StartServerDLL（）

　　BOOL StopServerDLL（）;

　　BOOL ServerDLLInUse（）;

　　（4） OPC 服務(wù)器變量寫值 API

　　HRESULT WriteCallback（ WRITEPROC lpCallback）;

　　（5） 添加及刪除數(shù)據(jù)變量 API

　　HANDLE AddTag（CString name，VARIANT value，BOOL readOnly）;

　　BOOL RemoveTag（HANDLE hTag）;

　　（6） 數(shù)據(jù)變量的更新 API

　　BOOL UpdateTag（HANDLE handle，VARIANT& var，WORD quality，F(xiàn)ILETIME timeStamp）;