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1、基于OPC技术的Matlab与Wincc的数据通信开放性实验项目指导教师：XXJ自动化0703班XX学号：XXXX8第一节OPC技术简介OPC是用于工业控制领域的OLE(ObjectLinkingandEmbedding)。按照OPC基金会的定义,OPC是一套技术规范和工业标准,为基于Windows操作平台的工业应用程序提供高效的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准,以微软的分布式组件对象模型COM/DCOM/COM+技术为基础,采用客户/服务器模式,提供自动化控制、设备管理和设备之间的软件应用互操作性和设备的互换性。OPC的作用是为服务器和客户的链接提供统一和标准的接口规
2、范。OPC的服务器是数据的供应方,负责为OPC客户提供数据;OPC客户是数据的使用方,处理OPC服务器提供的数据。OPC是为解决应用软件与各种设备驱动程序的通信而产生的一个工业技术标准。使用OPC可以比较方便地把不同制造商提供的驱动或服务程序与应用程序集成在一起。OPC在工业控制软件中,为不同类型的服务器与不同类型的客户搭建一座桥梁,通过这座桥梁,客户和服务器间形成即插即用的简单规范的链接关系,不同的客户软件能够访问任意的数据源,如图4-1所示。图4-1现场设备与应用程序基于OPC标准的连接图OPC技术规范包括服务器和客户端，采用client/server模式，server是数
3、据的供应方，client是数据的使用方。是在硬件供应商和软件开发者之间建立的一套完整的规则。OPC服务器一般由控制设备生产厂商将硬件设备驱动程序和通信程序封装成独立的OPC服务器，向客户端发送控制命令及测量数据。OPC客户端一般由用户自行设计开发，只要遵守OPC数据接口协议，即可实现从OPC服务器采集数据。一个OPC客户可以连接一个或多个OPC服务器,而多个OPC客户也可以同时连接同一个OPC服务器。OPC服务器一般并不知道它的客户来源。由OPC客户根据需要,接通或断开与OPC服务器的链接。OPC数据访问接口(OPCDA,OPCDataAccessInterface)是OPC3
4、类接口中的一种,它用于客户端与服务器之间的数据存取。OPC数据存取标准规定服务器由三类对象构成：服务器(Server)、组(Group)和数据项(Item)。服务器(Server)拥有服务器对象的所有信息，是组对象的容器，向OPC客户端提供创建和操作OPC组对象的功能。组(Group)拥有本组对象的所有信息，并且作为OPC项的容器，提供组织和管理项的机制。项(Item)是一个具体的过程变量，代表了OPC服务器到数据源的一个物理连接，是读写数据的最小单位。项不能够被OPC客户程序直接访问，需要通过访问包含项的OPC组对象来实现。每个数据项的数据结构包含三个变量：值(Value)，
5、品质(Quality)和时间戳(Timestamp)。客户可对组对象进行读写,还可设置客户端的数据更新速率。当服务器缓冲区内数据发生改变时,OPC将向客户发出通知,客户得到通知后再进行必要的处理,而无需浪费大量的时间进行查询。OPCDA的组织结构见图4-28所示:图4-2OPCDA组织结构图OPC客户与OPC服务器进行数据交互有同步方式和异步方式两种。同步方式实现较为简单,当客户数目较少而且同服务器交互的数据量也较少的时候可以采用这种方式,异步方式实现较为复杂,需要在客户程序实现同调函数,然而当有大量的客户和大量数据交换时,异步方式的效率更高,能够避免客户数据请求的阻塞,同时可
6、以最大限度的节省CPU和网络资源。OPC规范描述了OPC服务器支持的两种访问接口：自动化接口(Automationinterface)和定制接口(Custominterface)。OPC数据访问定制接口是一组COM接口，可以通过C/C++等高级编程语言进行开发和访问。OPC服务器定制接口实现方法复杂，但速度快，效率高，通过该接口能发挥其最佳性能。OPC数据访问自动化接口是基于脚本编程语言而定义的标准接口，使自定义的COM接口转换为自动化的OLE接口，使解释性语言和宏语言访问OPC服务器成为可能，用VisualBasic、Delphi等高级语言开发完成，实现方法简单，但速度慢、功
7、能少。OPC体系结构如图4-3所示8图4-3OPC体系结构遵循OPC标准的数据存取规范，所有OPC对象都要实现Iunknown接口，服务器对象和组对象又有若干对象接口。通过对这些对象接口的各种参数设置，实现服务器与客户机之间的数据存取，各OPC对象接口描述如表1所示。8第二节Matlab作为客户端访问OPC服务器的通信流程MATLAB7.0以上版本中集成了OPCToolbox,它提供了命令行和GUI两种方式在OPC客户端和OPC服务器之间建立连接,以实现MATLAB与其他软件和现场生产控制设
