Технология OPC
Международной организацией OPC Foundation, собравшей под своим крылом не одну сотню фирм, занимающихся средствами автоматизации и измерительной техникой, в конце 20 века был разработан стандарт OPC (OLE for Process Control).
месту упомянуть, что в совете директоров OPC Foundation занимают места представители таких фирм как: Siemens AG, Rockwell Automation, Emerson Process Management, Honeywell, ICONICS, Yokogawa. Первая версия стандарта OPC вышла в свет в 1998 году.
Главная цель стандарта OPC – обеспечить возможность совмещения средств автоматизации, работающих на различных аппаратных платформах, в различных промышленных сетях и выпускаемых разными фирмами. До того, как был разработан OPC стандарт, различные SCADA-системы необходимо было адаптировать для каждого нового оборудования в индивидуальном порядке. Были распространены огромные списки, содержащие описание поддерживаемого оборудования, а техническая поддержка была невероятно сложной. Во время модификации какого-либо оборудования необходимо было изменить все драйверы, поддерживающие протокол обмена данными лишь с одной единственной клиентской программой. Число подобных драйверов могло достигать нескольких сотен.
После того, как появился стандарт OPC, подавляющее большинство SCADA-систем перепроектировали как OPC-клиенты, а производители аппаратного обеспечения снабдили свои интеллектуальные датчики, контроллеры, исполнительные устройства, модули ввода-вывода стандартным OPC-сервером. Стандартизация интерфейса позволила подключить любое физическое устройство к любой SCADA, при условии, что оба они соответствуют стандарту OPC. Теперь разработчики проектируют лишь один драйвер, подходящий ко всем SCADA-пакетам, а пользователи могут выбирать оборудование и соответствующие программы без опасения их несовместимости.
Стандарт OPC работает исключительно с интерфейсами, предоставленными OPC сервером клиентским программам. Принцип взаимодействия сервера и аппаратуры (к примеру, модуля ввода-вывода) стандарт не предусматривает, а создание данного принципа целиком и полностью возлагается на разработчика аппаратуры. Это является основной причиной, почему стандарт OPC может использоваться не только для совмещения SCADA и «железа», но и для обмена данными с каким-либо источником данных (GPS-приемник, база данных).
OPC сервер может использоваться как средство совмещения с техническим устройством во время написания заказных программ на языках программирования VBA, C++, Visual Basic и прочих. При выполнении подобных задач OPC сервер применяется как Microsoft DCOM объект, с отличием в иной стандартизации обозначений и присутствием специфических терминов, относящихся к сфере промышленной автоматизации. Использование OPC сервера во время разработки заказных программ позволяет разработчикам не видеть всю сложность процесса общения с имеющейся аппаратурой, оставляя лишь простоту и удобство работы с аппаратурой благодаря подключению через COM интерфейсы объекта.
Составляющие стандарта OPC:
- OPC DA (Data Access) – обмен данными между клиентом (SCADA) и оборудованием (модули ввода-вывода, контроллеры) в режиме реального времени,
- OPC A&E (Alarm & Events) – уведомление клиента относительно событий и сигналов тревоги, посылаемые клиенту в процессе их возникновения. Данный сервер отсылает информацию об аварийных сигналах, действиях оператора, результатах контроля общего состояния системы, включая информационные сообщения,
- OPC HDA (Historical Data Access) – доступ к архивным данным (предыстория процесса). Сервером обеспечивается унифицированный доступ при помощи DCOM технологии. Обеспечивается чтение данных, их изменение и запись.
- Batch – спецификация, разработанная для применения в особых условиях физико-химических процессов по обработке материалов, не являющихся непрерывными. Такой процесс включает в себя загрузку сырья (как правило несколько видов), соблюдая пропорции согласно рецепта, установку режима обработки, после произведения обработки выполняется выгрузка получившегося материала, и снова по тому же кругу. OPC сервер занимается процессом обмена данными между клиентом и OPC сервером, результатами и условиями обработки, характеристиками и рецептами,
- OPC Data eXchange – обмен данными между OPC DA серверами с помощью сети Ethernet,
- OPC Security – определение методов клиентского доступа к серверу, обеспечивающих защиту приоритетной информации от несанкционированного доступа и возможного изменения,
- OPC XML DA – представление первичных данных при помощи сообщений SOAP, языка XML и веб технологий, благодаря набору гибких и согласованных между собой форматов и правил,
- OPC Complex Data – дополнительно разработанные для OPC DA и XML-DA спецификации, позволяющие серверам обрабатывать сложные типы данных (XML-документы, бинарные структуры),
- OPC Commands – набор определенных программных интерфейсов, позволяющий OPC серверам и клиентам производить идентификацию, контроль и отсылку команд, исполняемых техническим устройством (модулем ввода-вывода, контроллера),
- OPC Unified Architecture – набор принципиально новых спецификаций, не базирующихся на DCOM технологии.
Из тех спецификаций, что были перечислены выше, в России массовое распространение получили только две - ОРС DA и реже - OPC HDA.