1 引言
　　當(dāng)今的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)正向分布化、智能化的實(shí)時(shí)控制方向發(fā)展，通信已成為其中關(guān)鍵的一個(gè)方面?？刂葡到y(tǒng)的信息化使得用戶對(duì)統(tǒng)一的通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)的要求日益迫切。同時(shí)，隨著Internet等信息技術(shù)的飛速發(fā)展，要求企業(yè)從現(xiàn)場(chǎng)控制層到管理層能實(shí)現(xiàn)全面的無(wú)縫信息集成，并提供一個(gè)開(kāi)放的基礎(chǔ)構(gòu)架。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備將現(xiàn)場(chǎng)信息通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)傳至監(jiān)控計(jì)算機(jī)后，存在著信息共享與交互的問(wèn)題，這種信息網(wǎng)絡(luò)存在協(xié)議上的鴻溝就會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)“自動(dòng)化孤島”。而OPC技術(shù)的出現(xiàn)則解決了控制系統(tǒng)突破“信息孤島”的瓶頸問(wèn)題。
　　OPC（用于過(guò)程控制對(duì)象的鏈接和嵌入）是工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程中數(shù)據(jù)交換的微軟架構(gòu)體系標(biāo)準(zhǔn)。OPC以O(shè)LE/COM/DCOM機(jī)制為通信標(biāo)準(zhǔn)，OPC采用打的客戶機(jī)/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，是目前工業(yè)控制軟件中廣泛采用的一項(xiàng)技術(shù)。OPC服務(wù)器程序的主要功能是收集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)信息，并通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)OPC接口傳送給OPC客戶端。
　　符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的客戶端程序可以訪問(wèn)來(lái)自任何生產(chǎn)廠商所提供的符合OPC標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器程序，正是這種開(kāi)放性與通用性，使OPC在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中得到了很大的應(yīng)用。隨著支持OPC的監(jiān)控組態(tài)軟件和硬件設(shè)備的普及，使用OPC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集成為SCADA系統(tǒng)中更合理的選擇。濟(jì)鋼第三煉鋼廠2002年從VAI引進(jìn)的板坯連鑄機(jī)的L1級(jí)SCADA軟件FactoryLink 7中就應(yīng)用了OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信傳輸。
2 OPC在FactoryLink 7中的網(wǎng)絡(luò)與程序
　　2.1 SCADA軟件 FactoryLink 7的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　FactoryLink 7是一種建立在微軟操作系統(tǒng)上的專(zhuān)用的SCADA(監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集)產(chǎn)品，他建立在微軟分布式Internet標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)（DNA）上。FactoryLink 7環(huán)境是一種基于Microsoft 的DNA標(biāo)準(zhǔn)的Client/Server系統(tǒng)，為一種多層次Client/Server系統(tǒng)。它是一個(gè)兩層系統(tǒng)：用戶界面在第一層（客戶端），而事件過(guò)程和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在另一層（服務(wù)器）。如圖1所示，F(xiàn)actoryLink 7與 Windows DNA三層標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系為：

（1）用戶界面 ：FactoryLink 7 Client；

（2）事件過(guò)程 ：FactoryLink 7 Server；

（3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：SQL Server或其他據(jù)庫(kù)產(chǎn)品和PLC。

圖1 FactoryLink 7的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 FactoryLink 7的程序結(jié)構(gòu)
　　SCADA軟件為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)多任務(wù)控制，需要使數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)、圖形顯示及人機(jī)對(duì)話、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)通信等多個(gè)任務(wù)在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作為整個(gè)SCADA系統(tǒng)的核心組件，它無(wú)縫地集成了數(shù)據(jù)庫(kù)與實(shí)時(shí)性，是記錄實(shí)時(shí)過(guò)程的歷史數(shù)據(jù)、連接自控設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動(dòng)監(jiān)控、通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)功能構(gòu)建分布式應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵。因此，如何確保實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)與圖形界面系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)交換，成為衡量一個(gè)SCADA系統(tǒng)性能好壞的關(guān)鍵因素。
　　在濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)的L1級(jí)SCADA系統(tǒng)中，F(xiàn)actorylink的標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)放式總線體系提供了一個(gè)全局性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)（RTDB）。它的主要功能就是存儲(chǔ)應(yīng)用程序數(shù)據(jù)和支持內(nèi)部任務(wù)之間的通信。而實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)主要來(lái)自三個(gè)方面：外部設(shè)備（比如PLC）、內(nèi)部任務(wù)計(jì)算得到數(shù)據(jù)、由鍵盤(pán)或者圖形屏幕手動(dòng)輸入的數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之后，其他任務(wù)才可以訪問(wèn)和維護(hù)這些數(shù)據(jù)。因?yàn)镺PC已經(jīng)被組合到Microsoft Windows DNA三層標(biāo)準(zhǔn)中，這就使FactoryLink 7的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)建立在OPC規(guī)范之上，所有OPC客戶都可以方便的與它實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互。
　　FactoryLink 7作為一種實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)這三層之間的數(shù)據(jù)通信，采用了2個(gè)任務(wù)：OPC Server 任務(wù)和OPC Client任務(wù)。 通過(guò)對(duì)這兩個(gè)任務(wù)的配置就可以完成在過(guò)程控制硬件和軟件之間數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)信息的操作與處理。如圖2所示，即為FactoryLink 7中實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)與客戶端畫(huà)面和現(xiàn)場(chǎng)PLC數(shù)據(jù)源進(jìn)行OPC通信的示意圖。

圖2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的OPC通信示意圖

　　3 FactoryLink 7中OPC的應(yīng)用
　　3.1 FactoryLink 7 的OPC Server 任務(wù)
　　FactoryLink 7 OPC Server是一種輸出的過(guò)程服務(wù)，且在它所屬的FactoryLink 7任務(wù)空間中運(yùn)行。這個(gè)服務(wù)器任務(wù)能使FactoryLink 7應(yīng)用程序通過(guò)OPC接口提供數(shù)據(jù)給實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，并經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)提供給其他應(yīng)用程序使用。濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)L1級(jí)SCADA系統(tǒng)采用了C/S分布式系統(tǒng)，所以 FactoryLink 7 OPC服務(wù)器任務(wù)設(shè)計(jì)為在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中執(zhí)行。而FactoryLink 7應(yīng)用程序僅作為一個(gè)OPC客戶端起作用。因?yàn)镺PC服務(wù)器任務(wù)是在后臺(tái)操作的，所以對(duì)它來(lái)說(shuō)沒(méi)有配置要求和用戶接口。需進(jìn)行以下兩個(gè)工作既可：
　　（1）在Server側(cè)，啟動(dòng)OPC Server，使其工作起來(lái)。
　?。?）在Client側(cè)，將數(shù)據(jù)服務(wù)器指向OPC Server所在的服務(wù)器。
　　3.2 FactoryLink 7 OPC Client任務(wù)
　　FactoryLink OPC Client任務(wù)可以在一個(gè) FactoryLink 應(yīng)用程序中用于從第三方的OPC Server中讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)。在配置過(guò)程中，需要指明哪個(gè)第三方的OPC Server將被配置到該OPC Client任務(wù)上，以及在第三方的OPC Server內(nèi)通過(guò)指定的數(shù)據(jù)標(biāo)簽組來(lái)鏈接的FactoryLink標(biāo)簽。在應(yīng)用程序啟動(dòng)時(shí)，OPC Client任務(wù)將啟動(dòng)第三方的OPC Server，一旦第三方的OPC Server被投入運(yùn)行，OPC Client任務(wù)將接受在配置窗口中定義的每一個(gè)組。OPC Client任務(wù)然后將從第三方的OPC Server接收OPC數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)這些數(shù)據(jù)到合適的FactoryLink 標(biāo)簽。
　　濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)L1級(jí)SCADA系統(tǒng)中采用的第三方的OPC Server為Siemens SIMATIC NET OPC Server，該OPC服務(wù)器用于和設(shè)備級(jí)的Siemens S7-400 PLC進(jìn)行通信。S7系列PLC與SCADA軟件是通過(guò)S7協(xié)議的方式通信的，而FactoryLink 為非Siemens的第三方監(jiān)控軟件，因此需要在FactoryLink服務(wù)器中組態(tài)Siemens的虛擬PC站，以便于配置Siemens SIMATIC NET OPC服務(wù)器。通過(guò)組態(tài)Siemens SIMATIC NET OPC服務(wù)器，就可以使Siemens S7-400 PLC中的控制數(shù)據(jù)與OPC Server 中的OPC標(biāo)簽進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
　　OPC Explorer是用于配置FactoryLink OPC Client任務(wù)的工具，它允許瀏覽在OPC Server中定義的OPC標(biāo)簽，并可以映射這些標(biāo)簽為FactoryLink標(biāo)簽。一旦你已經(jīng)選擇了一個(gè)OPC標(biāo)簽作為映射，那么OPC瀏覽器將允許建立一個(gè)FactoryLink 標(biāo)簽以保持那個(gè)OPC標(biāo)簽項(xiàng)目中的值。
　　在OPC協(xié)議下，標(biāo)簽被組織在組中。OPC瀏覽器允許你去定義這些組（每一個(gè)組必須是唯一的），然后你可以定義FactoryLink標(biāo)簽建立這個(gè)組。最后，使用OPC 瀏覽器去映射合適的OPC標(biāo)簽到FactoryLink標(biāo)簽。如圖3所示。一旦這個(gè)組被連接了，OPC標(biāo)簽可以經(jīng)過(guò)FactoryLink標(biāo)簽屬性對(duì)話框進(jìn)行修改。

圖3 FactoryLink中的 OPC Explorer

5 結(jié)束語(yǔ)
　　OPC技術(shù)支持分布式應(yīng)用和異構(gòu)環(huán)境下軟件的無(wú)縫連接和軟件的互操作性，使現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備層、自動(dòng)化層以及組態(tài)軟件層之間的協(xié)同工作成為了可能．并且提供了工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用領(lǐng)域的統(tǒng)一數(shù)據(jù)傳輸平臺(tái)，使異構(gòu)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換更為方便。這樣大大提高了控制系統(tǒng)的互操作性和適應(yīng)性。
　　濟(jì)鋼第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)的SCADA系統(tǒng)中采用OPC技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，不僅保證了系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，也具有實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)。自投入運(yùn)行以來(lái)，該系統(tǒng)的各項(xiàng)性能指標(biāo)均遠(yuǎn)高于工藝設(shè)備要求。為第三煉鋼廠板坯連鑄機(jī)的順利運(yùn)行創(chuàng)造了良好的條件。