Файл: Курс лекций Разработчик Афонин Ю. Д. Екатеринбург, 2007 2 Содержание.pdf

120
Разработку стандартов OPC, их описание, поддержку и пропаганду взяло на себя OPC Foundation, добровольная международная организация, расположенная в Boca Raton, Флорида, США. Сейчас организация насчитывает более 250 членов, в число которых входят компании, занимающие лидирующие позиции в разработке программ для мониторинга, визуализации и диспетчеризации, а также других приложений для управления технологическими процессами.
В спецификации OPC для обмена данными определены два компонента -
OPC-клиент и OPC-сервер.
ОРС-сервер - программа, получающая данные во внутреннем формате устройства или системы и преобразующая эти данные в формат ОРС. ОРС- сервер является источником данных для ОРС-клиентов.
ОРС-клиент - программа, принимающая от ОРС-серверов данные в формате ОРС и преобразующая их во внутренний формат устройства или системы.
ОРС-клиент общается с
ОРС-сервером посредством строго определенных в спецификации интерфейсов, что позволяет любому ОРС- клиенту общаться с любым ОРС-сервером. Однажды созданный OPC-сервер позволяет подключать устройство к широкому кругу программного обеспечения (SCADA системам, HMI и др.) поддерживающего спецификацию
OPC.
В настоящее время наибольшее распространение получили следующие спецификации:
OPC Data Access 1.0 и 2.0 – самая распространенная спецификация
OPC, обеспечивающая обмен текущими данными.
OPC Alarms and Events – спецификация определяющая как регистрировать аварии процесса, действия оператора, информационные сообщения.

121
OPC Historical Data Access - предоставляет доступ к историческим данным. Использование этой спецификации позволяет представить архивные данные в универсальном формате, как в простых системах визуализации, так и в сложных SCADA системах.
OPC основана на модели распределенных компонентных объектов
Microsoft DCOM и устанавливает требования к классам объектов доступа к данным и их специализированным (custom) интерфейсам для использования разработчиками клиентских и серверных приложений.
Опираясь на объектную технологию COM/DCOM, стандарт OPC фиксирует определенную модель взаимодействия между клиентом и сервером.
Давайте поговорим о Data Access, наиболее популярной спецификации
OPC, а также о структуре типового OPC-сервера и о том, как он связывается с
OPC-клиентом. Спецификации OPC Data Access 1.0 и 2.0 являются основными и наиболее популярными спецификациями среди используемых в OPC- серверах и клиентах. Они применяются для получения следующих типов данных:
• Данные, полученные от датчиков в реальном времени (температура, давление, проток и т.п.);
• Управляющие воздействия (открыть, закрыть, старт, стоп и т.п.);
• Информация о текущем состоянии оборудования и исполнительных программ систем и подсистем
Базовым понятием этой спецификации является элемент данных (Item).
Каждый элемент данных имеет значение, время последнего обновления
(timestamp) и признак качества, определяющий степень достоверности значения. Значение может быть практически любого скалярного типа - булево, целое, плавающее с точкой и т.п. - или строкой (так называемый
OLEVARIANT). Время представляется со 100-наносекундной точностью
(FILETIME Win32 API). Реальная точность измерения времени обычно бывает хуже и, в общем случае, зависит от реализации сервера и аппаратуры. Качество
- это код содержащий в себе грубую оценку - UNCERTAIN, GOOD и BAD (не

122 определено, хорошее и плохое), а на случай плохой - еще и расшифровку, например QUAL_SENSOR_FAILURE - неисправность датчика.
Следующим вверх по иерархии является понятие группы элементов
(OPC Group). Группа создается OPC-сервером по требованию клиента, который затем может добавлять в группу элементы (Item). Для группы клиентом задается частота обновления данных, и все данные в группе сервер старается обновлять и передавать клиенту с заданной частотой. Отдельно стоящих вне группы элементов быть не может. Клиент может создать для себя на сервере несколько групп, различающихся требуемой частотой обновления. Для каждого клиента всегда создается своя группа (кроме так называемых публичных групп), даже если состав элементов и частота обновления совпадают.
Отсоединение клиента приводит к уничтожению группы.
Элементы в группе, таким образом, - это своего рода клиентские ссылки на некие реальные переменные (тэги), находящиеся на сервере или в физическом устройстве. Понятие тэга спецификацией OPC не определяется, но подразумевается неявно. Элементы в группу клиент добавляет по имени, и эти имена являются именами соответствующих тэгов. Клиент может либо знать нужные имена заранее, либо запросить список имен тэгов у сервера. Для запроса имен тэгов служит интерфейс IOPCBrowseServerAddressSpace, с помощью которого сервер описывает клиенту свое "пространство имен", организованное в общем случае иерархически. Пример полного имени тэга:
Устройство1.Модуль5.АналоговыйВход3. При добавлении элемента в группу клиент всегда указывает это полное имя. Заметим, что группы, создаваемые клиентом, не обязаны совпадать (и, как правило, не совпадают) с подразделами пространства имен сервера, элементы в группу добавляются в "разнобой".
Единственное, что их объединяет - это общая частота обновления и синхронность отправки клиенту.
Наконец, на верхней ступеньке иерархии понятий находится сам OPC- сервер. Из всех перечисленных (OPC-группа, OPC-элемент) он единственный

123 является COM-объектом, все остальные объекты доступны через его интерфейсы, которые он предоставляет клиенту (рис 6.6).
Рисунок 6.6 - Объектная модель OPC-сервера Data Access.
Установление соединения между клиентом и сервером на одном компьютере. Установочная программа автоматически производит регистрацию сервера (запись соответствующей информации в системные реестр).
Программы-клиенты, как правило, имеют соответствующий пользовательский интерфейс, позволяющий выбрать из списка зарегистрированных серверов нужный (при этом, если сервер не активен, он автоматически запустится), пролистать его адресное пространство и подписаться на необходимые тэги.
Таким образом, для обеспечения соединения на одной машине каких-либо специальных настроек (кроме установки сервера и клиентского программного обеспечения, например SCADA-системы) производить не нужно.
Для работы в сети (клиент и сервер на разных компьютерах) необходимо присутствие в сети хотя бы одной станции с установленной Windows NT (Server или Workstation). Станция с Windows NT используется в качестве сервера авторизации и аутентификации, при этом сам OPC-сервер может располагаться как на ней, так и на другой сетевой станции. Перед установлением соединения между приложением-клиентом и удаленным сервером следует произвести настройку системных компонентов DCOM.

124
Литература
1. Беспалов А.В. Системы управления химико-технологическими процессами : учеб. для вузов / А. В. Беспалов, Н. И. Харитонов. -
М. : Академкнига, 2007.
2. Бородин И.Ф., Андреев С.А. Автоматизация технологических процессов и системы автоматического управления: учебник. – М.:
"КолосС", 2005.
3. Щербина
Ю.В. Технические средства автоматизации и управления: Учеб. пособие /МГУП. - М.: МГУП, 2002.
4. Михаил Гук. Интерфейсы ПК. – М., 2000 г.
5. Задков В.Н., Пономарев Ю.В. Компьютер в эксперименте.
Архитектура и программные средства систем автоматизации. – М.:
Наука, 1988.
6. 5025А, руководство пользователя. Корпорация Octagon SYSTEMS.
7. 5710, руководство пользователя. Корпорация Octagon SYSTEMS.
8. ГОСТ 26.003-80 "Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, бит-параллельным обменом информацией."
9. Система GENIE. Руководство пользователя. – Екатеринбург: М-
АРТ, 1996 г.