用 OPC 技術(shù)實現(xiàn)的 SCADA 系統(tǒng)

　　OPC 技術(shù)的實現(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?？蛻魬?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)議的校驗碼校驗，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)合最重要的一點是實現(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)器都很容易實現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)實需要，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。

　　湖南某電廠廠級實時監(jiān)視系統(tǒng)項目采用了 OPC技術(shù)，實現(xiàn) SCADA，GIS，MIS 的無縫結(jié)合。OPC Server將采集到的實時數(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 ）;

　?。?） 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）;

　?。?） 添加及刪除數(shù)據(jù)變量 API

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

　　BOOL RemoveTag（HANDLE hTag）;

　?。?） 數(shù)據(jù)變量的更新 API

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