基于OPC技術(shù)的系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：OPC是為了解決應(yīng)用軟件和各種設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的通信問(wèn)題而產(chǎn)生的一項(xiàng)工業(yè)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，這里探討了基于OPC技術(shù)的環(huán)境監(jiān)控與安全防范系統(tǒng)的集成解決方案；闡述了OPC技術(shù)的核心思想和知識(shí)體系；分析了OPC服務(wù)器的對(duì)象組成和結(jié)構(gòu)；給出一種基于OPC數(shù)據(jù)訪問(wèn)規(guī)范的數(shù)據(jù)訪問(wèn)服務(wù)器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法，并給出OPC客戶端編程示例，實(shí)現(xiàn)集成平臺(tái)和子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
關(guān)鍵詞：OPC；環(huán)境監(jiān)控；安全防范；系統(tǒng)集成；ATL

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，環(huán)境監(jiān)控與安全防范系統(tǒng)在智能建筑中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域的軟件與硬件設(shè)備的種類也越來(lái)越豐富，不同設(shè)備的通信協(xié)議也不盡相同，系統(tǒng)集成難度越來(lái)越大。因此，如何有效處理系統(tǒng)的互聯(lián)和互操作問(wèn)題成為迫切需要解決的問(wèn)題。由于OPC技術(shù)采用即插即用的軟件方式，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)集成環(huán)境，并且易于實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)展，使控制系統(tǒng)進(jìn)一步開放，從而使得每一個(gè)子系統(tǒng)都能夠自由的通信，實(shí)現(xiàn)了信息共享，所以O(shè)PC技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，已成為建筑智能化系統(tǒng)集成的一種新途徑。這里以智能建筑領(lǐng)域某環(huán)境監(jiān)控與安全防范系統(tǒng)為例，探討OPc技術(shù)的應(yīng)用。

l 系統(tǒng)構(gòu)建
在某些智能樓宇中，對(duì)環(huán)境溫濕度、火災(zāi)報(bào)警與人員出入管理有較高要求，因此一套設(shè)計(jì)合理、價(jià)格適宜的環(huán)境監(jiān)控與安全防范系統(tǒng)就顯得尤為重要。這里所設(shè)計(jì)研究的系統(tǒng)主要包括溫濕度監(jiān)控、火災(zāi)報(bào)警和門禁控制3個(gè)子系統(tǒng)。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備種類和數(shù)量繁多并且在樓宇建筑內(nèi)分布廣泛，所以采用基于OPC技術(shù)的系統(tǒng)集成方案，從而成功的解決系統(tǒng)集成及各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和互操作性問(wèn)題。系統(tǒng)集成原理如圖1所示。

各子系統(tǒng)OPC服務(wù)器封裝了子系統(tǒng)的訪問(wèn)細(xì)節(jié)，并向上提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，集成平臺(tái)各應(yīng)用軟件作為客戶端通過(guò)OPC標(biāo)準(zhǔn)接口模塊與子系統(tǒng)進(jìn)行通信和控制，并對(duì)收集到的各個(gè)子系統(tǒng)信息進(jìn)行整理、統(tǒng)計(jì)和分析，實(shí)現(xiàn)信息共享，協(xié)調(diào)各個(gè)子系統(tǒng)之間的工作，從而達(dá)到控制與管理的目的，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)集成。

2 OPC技術(shù)簡(jiǎn)介
OPC(OLE for Process Control)即是把OLE應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制領(lǐng)域。工業(yè)控制領(lǐng)域要用到大量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，在OPC：出現(xiàn)以前，軟件開發(fā)商需要開發(fā)大量的驅(qū)動(dòng)程序連接這些設(shè)備。由于不同設(shè)備或者同一設(shè)備不同單元的驅(qū)動(dòng)程序有可能不同，軟件開發(fā)商很難同時(shí)對(duì)這些設(shè)備進(jìn)行訪問(wèn)以優(yōu)化操作，且一旦硬件系統(tǒng)改動(dòng)或升級(jí)，應(yīng)用程序就可能需要重寫；同時(shí)不同客戶有著不同的應(yīng)用需求，不同硬件設(shè)備也存在不同的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，傳統(tǒng)集成方法已越來(lái)越不適應(yīng)發(fā)展需要。
OPC技術(shù)的出現(xiàn)有效地解決了這一問(wèn)題。OPC建立在OLE規(guī)范之上，它為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制。它將底層硬件驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序的開發(fā)有效地分隔開，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)了不同設(shè)備協(xié)議間的數(shù)據(jù)互訪，不僅易于系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)，而且縮短了開發(fā)時(shí)間。
OPC規(guī)范的內(nèi)容涵蓋了數(shù)據(jù)存取、事件報(bào)警、安全性等諸多方面，主要包括：數(shù)據(jù)存取規(guī)范、報(bào)警事件規(guī)范、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)規(guī)范、批量過(guò)程規(guī)范和安全性規(guī)范等。OPC開發(fā)包括OPC服務(wù)器和OPC客戶端兩個(gè)部分。
其實(shí)質(zhì)是在硬件供應(yīng)商和軟件開發(fā)商之間建立了一套完整的標(biāo)準(zhǔn)，只要遵循這套標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)交互對(duì)雙方來(lái)說(shuō)就是透明的，OPC客戶端就可以方便地讀取OPC服務(wù)器中的數(shù)據(jù)，無(wú)需重復(fù)開發(fā)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)程序，應(yīng)用程序之間可以很容易地實(shí)現(xiàn)信息的共享與交互，從而大大降低集成成本。典型的OPC體系如圖2所示。