用 OPC 技術實現(xiàn)的 SCADA 系統(tǒng)

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

　　把 OPC 技術運用到 SCADA 系統(tǒng)中，利用 OPC技術開發(fā)標準的 OPC 服務器來代替過去的驅(qū)動程序，并將各種應用軟件設計成 OPC 的客戶，這樣在 OPC客戶和 OPC 服務器之間進行通信和相互操作。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，同時 OLE/COM 的擴展遠程 OLE 自動化與 DCOM 技術支持 TCP/IP 等多種網(wǎng)絡協(xié)議，因此可以將 OPC 客戶、服務器在物理上分開，分布于網(wǎng)絡不同節(jié)點上。按照軟件的模塊化設計思想，把數(shù)據(jù)處理部分作為OPC 數(shù)據(jù)服務器，協(xié)議轉(zhuǎn)換部分作為 OPC 協(xié)議服務器?？蛻魬密浖ㄟ^ OPC 提供給客戶的標準接口進行數(shù)據(jù)訪問，以便對 RTU（遠程終端設備）進行監(jiān)視和控制。其具體的實現(xiàn)原理如圖 3。

　　OPC 服務器按照 OPC 數(shù)據(jù)訪問用戶接口標準（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）設計而成。協(xié)議處理可選用 Modbus，Lonswork，Jbus 等通信協(xié)議設計，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，以及客戶端下達的遙控、遙調(diào)信號等。客戶端的應用程序完成數(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，下層的硬件設備按某種通信協(xié)議將實時數(shù)據(jù)傳到服務器的高速緩沖存儲器，協(xié)議服務器接到響應信息后進行通信協(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。從而達到實時數(shù)據(jù)進行采集、監(jiān)控的要求。另外，OPC 客戶下達的命令，經(jīng)相應的處理，送入數(shù)據(jù)庫，由 OPC 數(shù)據(jù)處理服務器判斷后進行相應的預處理，再進行協(xié)議轉(zhuǎn)換，送入服務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)要求與它們結合成功能更強大的系統(tǒng)。SCADA 系統(tǒng)與 MIS，GIS 結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 技術后，結合變得很容易。這里SCADA，GIS，MIS 按 OPC 設計原理設計成 OPC 客戶。借助服務器開發(fā)工具，OPC 數(shù)據(jù)服務器、協(xié)議服務器、歷史服務器、報警服務器都很容易實現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)實需要，可以把這些服務器整合在一起或分布在不同的網(wǎng)絡節(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，實現(xiàn) SCADA，GIS，MIS 的無縫結合。OPC Server將采集到的實時數(shù)據(jù)送至本機的 SCADA 建立過程數(shù)據(jù)庫，同時利用 OPC 采集器將當?shù)?OPC Server 中的實時數(shù)據(jù)送至歷史數(shù)據(jù)庫；SCADA 所負責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行調(diào)度操作、故障顯示、網(wǎng)絡拓撲動態(tài)著色等。真正做到了 SCADA/MIS/GIS 的一體化設計。

　　OPC 服務器的實現(xiàn)技術

　　從上述可看出基于 OPC 技術的 SCADA 系統(tǒng)，最主要的實現(xiàn) OPC 服務器。OPC 服務器定義了兩種標準的 COM 對象，即 OPC Server 、OPC Group 對象。通過實現(xiàn)這兩種標準的 COM 對象及相應接口，完成了 OPC 服務器的開發(fā)。目前，OPC 服務器開發(fā)工具在國際工業(yè)控制領域中使用已相當廣泛，比較著名的供應廠商有 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。

　?。?） 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)工具的運行狀態(tài) API

　　BOOL StartServerDLL（）

　　BOOL StopServerDLL（）;

　　BOOL ServerDLLInUse（）;

　?。?） OPC 服務器變量寫值 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）;

　?。?） 數(shù)據(jù)變量的更新 API

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