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摘要：本文详细介绍了OPC（OLE for Process Control）标准的技术规范及其对于组态软件应用与企业信息集成的积极意义，具体说明了组态软件易控（INSPEC）作为OPC客户端和服务器的使用方法，针对实际开发中如何利用INSEPC进行数据交互、信息集成等一系列问题，对其典型的构架方案进行了重点研究。
关键词：OPC技术；组态；INSPEC；信息集成
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 02-0000-02
Enterprise Information Integration Architecture Study of Configuration Software INSPEC Based on the Support OPC
Zheng Min1,Peng Yu2
(1.School of Electrical&Information Engineering,Xihua University,Chengdu610039,China;2.Sichuan Xinchao Industrial Control Technology Co.,Ltd.,Chengdu610040,China)
Abstract:This paper provides a detailed introduction of the OPC (OLE for Process Control) standard technical specifications and its positive significance for enterprise information integration and configuration software application,and specifically shows the uses of INSPEC as an OPC client and server,and discusses the problems,such as:how to use INSEPC for actual data exchange,information integration,etc,and lays special study on its typical architecture programs.
Keywords:OPC Technology;Configuration;INSPEC;Information Integration
伴随工业生产规模的扩大和过程复杂程度的提高，组态软件面临着巨大的挑战，那就是要集成数量和种类不断增多的现场信息。在传统的组态软件中，存取现场控制设备和控制室数据库的数据一般是采取挂接“驱动程序”的方法。该方法存在以下缺陷：一是相应于特定的硬件，必须为每一个应用程序编写“驱动程序”；二是多个应用程序不能同时存取同一设备的数据。这就为基于传统组态软件开发的监控系统进行信息集成带来了明显的困难和巨大的阻力，如果要实现现场各种监控信息的集成，就要开发大量的设备驱动程序，不仅会造成开发上的难度也势必会影响软件的性能，这样就容易形成“信息孤岛”，不利于信息共享。进行各监控子系统的信息集成，实现信息的共享，势在必行，为信息管理系统、决策支持系统等应用程序提供全面的数据信息，有利于为领导、各级生产指挥者和业务部门的生产决策提供充分的数据支持，进一步提高管理水平，提高生产效率。
OPC（OLE for Process Control）技术的出现为组态软件与其他智能设备之间数据交互提供了很好的解决方式，可以有效的解决监控系统信息集成问题。它是国际现场总线基金会倡导的工业自动化領域中硬件设备与软件系统集成的技术标准。其目的是为工厂底层设备或者现场监控数据库中的大量数据源之间的通信提供一种标准的通信机制。
本文中，笔者利用组态软件INSPEC对OPC标准的支持，在工业过程监控系统中应用INSPEC实现了多种构架的企业信息集成。
一、OPC简介
OPC是一个基于微软的OLE和DCOM技术，包括一整套接口、属性和方法的用于过程控制和自动化系统的一个开放工业连接标准，为基于Windows的应用程序和现场过程控制建立了桥梁，为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。OPC规范包括OPC服务器和OPC客户两个部分，其实质是在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的“规则”，只要遵循这套规则，数据交互对两者来说都是透明的，硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程。
OPC服务器是一个典型现场数据源程序，它收集现场设备数据信息，标准OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个典型数据接收程序，如人机界面软件（HMI）、数据采集与处理软件（SCADA）等。OPC客户应用OPC标准接口与OPC服务器通信，获取OPC服务器各种信息。符合OPC标准客户应用可以访问来自任何生产厂商OPC服务器程序。采用OPC技术之后，由于数据交互的透明性，不管现场设备以何种形式存在客户都以统一的方式去访问，从而实现系统的开放性，易于实现与其它系统的接口。OPC的优越性是显而易见的。
（1）硬件供应商只需提供一套符合OPC Server规范的程序组，无需考虑工程人员需求；（2）软件开发商无需重写大量的设备驱动程序；（3）工程人员在设备选型上有了更多的选择；（4）OPC扩展了设备的概念。只要符合OPC服务器的规范，OPC客户都可与之进行数据交互，而无需了解设备究竟是PLC还是仪表，甚至在数据库系统上建立了OPC规范，OPC客户也可与之方便地实现数据交互。
二、组态软件易控INSPEC与OPC
易控（INSPEC）是北京九思易自动化软件有限公司（ControlEase Automation Software）推出的一套通用数据采集和监控（SCADA）软件，亦称人机界面（HMI/MMI）软件或组态软件。它基于.NET平台，C#的脚本语言具有相当强大的可移植性和通用性。它的数据库采用微软SQL2005强大的平台，保证数据能可靠而稳定的记录。
INSPEC支持OPC标准，易控可以作为OPC客户端，表明它可以和任何专门负责和下位设备进行通信的OPC服务器程序通信，从而能间接读写任何下位设备。在INSPEC中可以同时挂接任意多个OPC服务器，每个OPC服务器都被作为一个外部设备，工程人员可以定义、增加或删除它，如同一个PLC或仪表设备一样。大大提高了组态软件与底层设备通信的通用性和可靠性。
工程人员在配置OPC服务器过程中需要确定其IP地址及通讯的物理参数，定义需要采集的下位机变量；然后在INSPEC中定义数据库变量和下位机变量的对应关系、查询周期等。
在运行系统中，组态软件INSPEC和每个OPC服务器建立连接，自动完成和OPC服务器之间的数据交换。任何支持OPC客户端的用户软件，都可以通过易控的OPC服务器功能读写INSPEC工程中的数据库变量。
用户的客户端软件可以和易控运行于同一台计算机，也可以运行于同一网络的其它计算机上。比如运行于网络上两台计算机上的易控工程之间可以通过OPC进行数据交换，其中一个易控作为OPC服务器，另外一个作为OPC客户端。
在作为OPC服务器的INSPEC中定义相关的变量并和采集数据的硬件进行连接；然后在充当客户端的其他应用程序中与OPC服务器（INSPEC运行系统）建立连接，并且添加数据项目。在应用程序运行时，客户端将按照指定的采集频率对INSPEC的数据进行采集。
三、INSPEC的典型构架与应用
正是由于INSPEC对于OPC 标准的支持，基于INSPEC的开发的监控系统在与现场设备、其他SCADA系统、管理系统、与Internet 之间的信息流通和交换非常易于实现，企业采用INSPEC进行企业信息集成的典型构架有以下三种。
（一）利用OPC与现场设备通信
这种方式运用得比较广泛，用于彌补并解决易控在驱动上的不足。目前工业领域运用的设备成百上千，若易控单独为这些设备开发驱动是一件耗时耗力的事情，如果这些设备的开发商能提供OPC服务器那么即可解决以上的问题。它的构架很简单，在此构架中易控作为客户端来访问服务器里的数据，实现监控系统与现场设备之间的信息集成。
OPC服务器与INSPEC可以运行在同一台计算机上，如图1所示。
图1 单机版构架
OPC服务器也可以是网络上其它1台或多台计算机，如图2所示。当INSPEC和OPC服务器程序不在同一计算机上运行时，需要配置Windows的分布式COM，即DCOM，DCOM作为Windows系统的一个服务组件，在控制面板下的管理工具下的“组件服务”中进行管理。
图2 网络版构架
在典型应用攀钢某项目、威钢某项目中，如图3所示，采用西门子的SIMATIC NET作为OPC服务器，它负责与下位西门子S7-300PLC进行MPI、DP、Ethernet等通讯，同时易控作为客户端与SIMATIC NET进行数据交换。
图3 与西门子S7-300 OPC通讯
（二）利用OPC与其他SCADA系统通讯
利用这种方式，易控能很轻松的融入已构架的系统中，实现与其他系统之间的信息集成，如图4所示。某项目用“组态王”做的一个控制系统，下位采用三菱Q PLC以及F740变频器与“组态王”通讯。此项目中采用易控OPC方案，解决繁杂的通讯问题，实现多点监控。
图4 易控作为Client与SCADA OPC通讯
在某项目中，如图5所示，采用OPC单机构架，用PC-Access(Server)与易控(Client)建立OPC通讯，同时再利用易控本身的Server功能，向其他SCADA系统发布数据。
图5 易控作为OPC Server通讯
（三）利用易控OPC解决方案
由于易控既是Server，又是Client，所以可以运用易控构架整套系统。例如某项目系统，如图6所示，采用S7-300PLC+ET200M，控制一套复杂的工艺，该工艺分为几个工作段，同时有几个工艺段需同时监控，采用了易控SCADA全集成方案。在监控工段1、2和监控工段3、4的计算机上运行的易控作为OPC Server，而顶层的易控作为OPC Client，两者之间进行数据交互实现所有工段的信息集成。
图6 易控同时作为OPC Server和OPC Client
四、结束语
OPC 标准的制定方便了控制系统的开发和集成，组件化的开发流程缩短了产品开发周期，OPC技术将现场控制层和生产管理层紧密结合在一起， 加快了企业信息化进程。基于OPC技术的组态软件INSPEC，能通过OPC客户端去访问任何OPC服务器，同时它又能通过OPC服务器功能向外界OPC客户端发布数据，实现了与外界的设备、系统之间的无缝链接，使控制系统进一步走向开放，实现信息的集成和共享，显著地提高了企业生产和管理的自动化水平。
参考文献：
[1]OPC Foundation.OPC Technical Overview[EB/OL].http:∥www.opcchina.org/down-tech.htm.
[2]林跃,张彦武.OPC 技术及其在工控组态软件中的应用[J].基础自动化,2001,8(2):41-431
[3]柴凯,侯立刚.OPC技术在工业过程控制中的应用研究[J].工业仪表与自动化装置,2005,3:70-72
[4]邹云涛,吴重光.OPC技术初探及国内应用现状[J].石油化工自动化,2003,6(1):1-51
[5]北京九思易自动化软件有限公司.易控(INSPEC)组态软件培训教程 [Z].2008
[作者简介]郑敏（1971-），女，硕士，讲师，从事电力系统自动化教学和科研工作。
关键词：OPC技术；组态；INSPEC；信息集成
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2012) 02-0000-02
Enterprise Information Integration Architecture Study of Configuration Software INSPEC Based on the Support OPC
Zheng Min1,Peng Yu2
(1.School of Electrical&Information Engineering,Xihua University,Chengdu610039,China;2.Sichuan Xinchao Industrial Control Technology Co.,Ltd.,Chengdu610040,China)
Abstract:This paper provides a detailed introduction of the OPC (OLE for Process Control) standard technical specifications and its positive significance for enterprise information integration and configuration software application,and specifically shows the uses of INSPEC as an OPC client and server,and discusses the problems,such as:how to use INSEPC for actual data exchange,information integration,etc,and lays special study on its typical architecture programs.
Keywords:OPC Technology;Configuration;INSPEC;Information Integration
伴随工业生产规模的扩大和过程复杂程度的提高，组态软件面临着巨大的挑战，那就是要集成数量和种类不断增多的现场信息。在传统的组态软件中，存取现场控制设备和控制室数据库的数据一般是采取挂接“驱动程序”的方法。该方法存在以下缺陷：一是相应于特定的硬件，必须为每一个应用程序编写“驱动程序”；二是多个应用程序不能同时存取同一设备的数据。这就为基于传统组态软件开发的监控系统进行信息集成带来了明显的困难和巨大的阻力，如果要实现现场各种监控信息的集成，就要开发大量的设备驱动程序，不仅会造成开发上的难度也势必会影响软件的性能，这样就容易形成“信息孤岛”，不利于信息共享。进行各监控子系统的信息集成，实现信息的共享，势在必行，为信息管理系统、决策支持系统等应用程序提供全面的数据信息，有利于为领导、各级生产指挥者和业务部门的生产决策提供充分的数据支持，进一步提高管理水平，提高生产效率。
OPC（OLE for Process Control）技术的出现为组态软件与其他智能设备之间数据交互提供了很好的解决方式，可以有效的解决监控系统信息集成问题。它是国际现场总线基金会倡导的工业自动化領域中硬件设备与软件系统集成的技术标准。其目的是为工厂底层设备或者现场监控数据库中的大量数据源之间的通信提供一种标准的通信机制。
本文中，笔者利用组态软件INSPEC对OPC标准的支持，在工业过程监控系统中应用INSPEC实现了多种构架的企业信息集成。
一、OPC简介
OPC是一个基于微软的OLE和DCOM技术，包括一整套接口、属性和方法的用于过程控制和自动化系统的一个开放工业连接标准，为基于Windows的应用程序和现场过程控制建立了桥梁，为工业控制领域提供了一种标准的数据访问机制。OPC规范包括OPC服务器和OPC客户两个部分，其实质是在硬件供应商和软件开发商之间建立了一套完整的“规则”，只要遵循这套规则，数据交互对两者来说都是透明的，硬件供应商无需考虑应用程序的多种需求和传输协议，软件开发商也无需了解硬件的实质和操作过程。
OPC服务器是一个典型现场数据源程序，它收集现场设备数据信息，标准OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个典型数据接收程序，如人机界面软件（HMI）、数据采集与处理软件（SCADA）等。OPC客户应用OPC标准接口与OPC服务器通信，获取OPC服务器各种信息。符合OPC标准客户应用可以访问来自任何生产厂商OPC服务器程序。采用OPC技术之后，由于数据交互的透明性，不管现场设备以何种形式存在客户都以统一的方式去访问，从而实现系统的开放性，易于实现与其它系统的接口。OPC的优越性是显而易见的。
（1）硬件供应商只需提供一套符合OPC Server规范的程序组，无需考虑工程人员需求；（2）软件开发商无需重写大量的设备驱动程序；（3）工程人员在设备选型上有了更多的选择；（4）OPC扩展了设备的概念。只要符合OPC服务器的规范，OPC客户都可与之进行数据交互，而无需了解设备究竟是PLC还是仪表，甚至在数据库系统上建立了OPC规范，OPC客户也可与之方便地实现数据交互。
二、组态软件易控INSPEC与OPC
易控（INSPEC）是北京九思易自动化软件有限公司（ControlEase Automation Software）推出的一套通用数据采集和监控（SCADA）软件，亦称人机界面（HMI/MMI）软件或组态软件。它基于.NET平台，C#的脚本语言具有相当强大的可移植性和通用性。它的数据库采用微软SQL2005强大的平台，保证数据能可靠而稳定的记录。
INSPEC支持OPC标准，易控可以作为OPC客户端，表明它可以和任何专门负责和下位设备进行通信的OPC服务器程序通信，从而能间接读写任何下位设备。在INSPEC中可以同时挂接任意多个OPC服务器，每个OPC服务器都被作为一个外部设备，工程人员可以定义、增加或删除它，如同一个PLC或仪表设备一样。大大提高了组态软件与底层设备通信的通用性和可靠性。
工程人员在配置OPC服务器过程中需要确定其IP地址及通讯的物理参数，定义需要采集的下位机变量；然后在INSPEC中定义数据库变量和下位机变量的对应关系、查询周期等。
在运行系统中，组态软件INSPEC和每个OPC服务器建立连接，自动完成和OPC服务器之间的数据交换。任何支持OPC客户端的用户软件，都可以通过易控的OPC服务器功能读写INSPEC工程中的数据库变量。
用户的客户端软件可以和易控运行于同一台计算机，也可以运行于同一网络的其它计算机上。比如运行于网络上两台计算机上的易控工程之间可以通过OPC进行数据交换，其中一个易控作为OPC服务器，另外一个作为OPC客户端。
在作为OPC服务器的INSPEC中定义相关的变量并和采集数据的硬件进行连接；然后在充当客户端的其他应用程序中与OPC服务器（INSPEC运行系统）建立连接，并且添加数据项目。在应用程序运行时，客户端将按照指定的采集频率对INSPEC的数据进行采集。
三、INSPEC的典型构架与应用
正是由于INSPEC对于OPC 标准的支持，基于INSPEC的开发的监控系统在与现场设备、其他SCADA系统、管理系统、与Internet 之间的信息流通和交换非常易于实现，企业采用INSPEC进行企业信息集成的典型构架有以下三种。
（一）利用OPC与现场设备通信
这种方式运用得比较广泛，用于彌补并解决易控在驱动上的不足。目前工业领域运用的设备成百上千，若易控单独为这些设备开发驱动是一件耗时耗力的事情，如果这些设备的开发商能提供OPC服务器那么即可解决以上的问题。它的构架很简单，在此构架中易控作为客户端来访问服务器里的数据，实现监控系统与现场设备之间的信息集成。
OPC服务器与INSPEC可以运行在同一台计算机上，如图1所示。
图1 单机版构架
OPC服务器也可以是网络上其它1台或多台计算机，如图2所示。当INSPEC和OPC服务器程序不在同一计算机上运行时，需要配置Windows的分布式COM，即DCOM，DCOM作为Windows系统的一个服务组件，在控制面板下的管理工具下的“组件服务”中进行管理。
图2 网络版构架
在典型应用攀钢某项目、威钢某项目中，如图3所示，采用西门子的SIMATIC NET作为OPC服务器，它负责与下位西门子S7-300PLC进行MPI、DP、Ethernet等通讯，同时易控作为客户端与SIMATIC NET进行数据交换。
图3 与西门子S7-300 OPC通讯
（二）利用OPC与其他SCADA系统通讯
利用这种方式，易控能很轻松的融入已构架的系统中，实现与其他系统之间的信息集成，如图4所示。某项目用“组态王”做的一个控制系统，下位采用三菱Q PLC以及F740变频器与“组态王”通讯。此项目中采用易控OPC方案，解决繁杂的通讯问题，实现多点监控。
图4 易控作为Client与SCADA OPC通讯
在某项目中，如图5所示，采用OPC单机构架，用PC-Access(Server)与易控(Client)建立OPC通讯，同时再利用易控本身的Server功能，向其他SCADA系统发布数据。
图5 易控作为OPC Server通讯
（三）利用易控OPC解决方案
由于易控既是Server，又是Client，所以可以运用易控构架整套系统。例如某项目系统，如图6所示，采用S7-300PLC+ET200M，控制一套复杂的工艺，该工艺分为几个工作段，同时有几个工艺段需同时监控，采用了易控SCADA全集成方案。在监控工段1、2和监控工段3、4的计算机上运行的易控作为OPC Server，而顶层的易控作为OPC Client，两者之间进行数据交互实现所有工段的信息集成。
图6 易控同时作为OPC Server和OPC Client
四、结束语
OPC 标准的制定方便了控制系统的开发和集成，组件化的开发流程缩短了产品开发周期，OPC技术将现场控制层和生产管理层紧密结合在一起， 加快了企业信息化进程。基于OPC技术的组态软件INSPEC，能通过OPC客户端去访问任何OPC服务器，同时它又能通过OPC服务器功能向外界OPC客户端发布数据，实现了与外界的设备、系统之间的无缝链接，使控制系统进一步走向开放，实现信息的集成和共享，显著地提高了企业生产和管理的自动化水平。
参考文献：
[1]OPC Foundation.OPC Technical Overview[EB/OL].http:∥www.opcchina.org/down-tech.htm.
[2]林跃,张彦武.OPC 技术及其在工控组态软件中的应用[J].基础自动化,2001,8(2):41-431
[3]柴凯,侯立刚.OPC技术在工业过程控制中的应用研究[J].工业仪表与自动化装置,2005,3:70-72
[4]邹云涛,吴重光.OPC技术初探及国内应用现状[J].石油化工自动化,2003,6(1):1-51
[5]北京九思易自动化软件有限公司.易控(INSPEC)组态软件培训教程 [Z].2008
[作者简介]郑敏（1971-），女，硕士，讲师，从事电力系统自动化教学和科研工作。