OPC集成工厂车间

关键字 人机界面 软件和信息集成 OPC 基于pc的控制

制造业受到了挑战。允许更小的批量，允许产品以随机顺序在同一条生产线上灵活选择，允许客户在实际生产前进行更改，与所有供应商和客户无缝沟通。做到这一切，保持甚至降低成本，也许公司会活得更久一点。

DVT(佐治亚州诺克罗斯)总裁鲍勃·斯坦克(Bob Steinke)表示:“最终的智能工厂将是一个有生命的、有呼吸的、协调的企业，按需提供最大产量，通信是精确和即时的;所有的系统都集中在期望的结果上，没有精力浪费在无关的活动上。智能工厂是一种全面的企业管理方法。”

事实上，每一位制造业领导者都想效仿戴尔的成功。这家个人电脑制造商将营销策略与制造和网络技术相结合，以创造伟大的客户订购和服务体验。

为了实现这一目标，控制工程师可以做些什么呢?第一个回应是采用开放标准。其中一个原因是，只有在各种软件和硬件组件是可互操作的情况下，开放性才会存在。此外，开放标准促进了交流。用户、原始设备制造商和系统集成商在这个开放的世界中都是赢家，因为他们能够在系统中使用一流的组件，而组装它们的麻烦越来越少。有趣的是，供应商也通过开放他们的产品，因为新的机会被创造出来。

硬件标准已经演变成基于pc的组件或“专有”硬件中的标准通信端口。网络正在演变成几个标准，大多数(如果不是几乎所有的话)制造商都为这些标准提供端口。

OPC是一种软件通信技术，使许多不同的设备能够相互通信以及与企业通信。

软件的互操作性

软件互操作性已经演变成编写驱动程序的繁琐任务。驱动程序提供应用程序与设备和/或其他软件之间的接口。

Raytek自动化产品部(加州圣克鲁斯)高级软件工程师丹尼斯•海斯(Dennis Hayes)这样说:“对于系统集成商和控制工程师来说，旧的多个专有驱动程序格式要求他们设法在不断变化的各种设备之间传输数据，或向它们发送控制信息。这可能包括加载一个驱动程序，试图找到一个兼容的设备，编写自己的驱动程序，读取/写入共享文件，或者在最坏的情况下，只是不使用该设备。创建和维护所有这些专有驱动程序所需的工作量怎么估计都不过分。

输入OPC。这个首字母缩略词代表OLE (Process Control)， OLE(首字母缩略词中的首字母缩略词)是微软的对象链接和嵌入。正如美国国家仪器公司(德克萨斯州奥斯汀)工业营销经理兼OPC基金会营销总监Don Holley所解释的那样，OPC是将工业应用结合在一起形成一个有凝聚力的整体的粘合剂。

首先，讲一点历史。当微软推出Windows并能在一个桌面上打开多个应用程序时，用户和开发人员想要一种方法让这些应用程序共享数据。进入动态数据交换(DDE)。这种早期技术使数据通信成为可能。它至今仍在使用，但主要用于遗留应用程序。这项技术是Wonderware (Irvine，加利福尼亚州)当时冒险的策略之一，即使用个人电脑来实现SCADA/HMI应用程序，而不是更昂贵的Unix工作站。DDE可以工作，但有速度慢的缺点，仍然需要驱动程序。这一策略对Wonderware非常有效。产品营销经理卡尔•霍夫曼指出，其最新产品结合了OPC、XML和VML(表示图形的矢量标记语言)。

几家公司的代表会面，试图改进DDE。他们认为，如果有一个所有人都同意并使用的与供应商无关的标准，那么用户和供应商都将受益。OPC基金会由此诞生，这是业内最成功的举措之一。

OPC和XML提供了“胶水”，将不同的制造应用程序粘合在一起，以实现电子制造的目标。

OPC基金会诞生

随着微软Windows标准的发展，出现了c++编程语言。该语言支持“对象”——由私有数据结构组成的可重用代码段，这些私有数据结构可能包括函数和接口，因此对象可以被其他函数调用。

对象链接和嵌入是一项Windows技术，例如，允许用户将Excel电子表格的一部分封装为对象，并将其链接到Word文档。每当电子表格中的数据发生变化时，它都会反映在Word文档中。这项技术不断发展，微软像往常一样，将其重新命名为ActiveX。如今，ActiveX对象几乎随处可见。

另一种基于c++的技术是组件对象模型(COM)。这是将接口定义为与实现接口的编程类分开的标准方法。分布式COM (DCOM)允许通过网络调用对象。COM和DCOM是OPC的基础技术。

OPC基金会成员所做的是为控制对象和设备指定一个公共接口。这使得任何拥有OPC客户端(请求信息的计算机)的人都可以从OPC服务器请求和接受数据，而不管它是谁的客户端或服务器。这不仅消除了驱动程序的问题，而且加快了数据交换的速度。

GE发那科公司(Charlottesville, Va.)的产品营销经理Mark Preiss解释说:“OPC服务器的通信接口通过COM和DCOM对其他程序可用。这使得其他可能想要连接的程序(称为客户机)知道它的存在。在OPC客户端“驱动程序”中，用户可以浏览网络，就像windows的网络邻居一样，找到当前正在运行的OPC服务器并启用连接。

eMation(马萨诸塞州曼斯菲尔德)的产品营销经理汤普森(Jim Thompson)说，OPC的一个里程碑是，他们很早就决定将标准的范围限制在严格读写实时数据上，这样他们就可以快速发布一些仍然有用的东西。

技术的发展

这些新技术有时被推广给用户和集成商，作为切片面包之后最伟大的东西——也许是你永远不需要的最后一项技术。最好把它们理解为不断改进的技术进化中的一个步骤。

西门子能源与自动化公司(Alpharetta, Ga.)制造执行系统业务经理Karsten Newbury建议说:“开放系统越来越多地开始在现实应用中提供好处。重要的是将这些技术视为简单的使能技术。仍然需要了解制造商产品中的技术和每个实现。基于标准的开放系统给用户带来了更多的集成负担。

用户如何确保供应商符合OPC标准?Intellution公司(马萨诸塞州Foxborough)联合创始人、OPC基金会技术总监奇索姆(Al Chisolm)指出，OPC for COM非常成功，因为它与供应商无关，很多人都买它的钱。OPC基金会进行了合规测试，以确保新服务器在用户实现时能够正常工作。我们有“互操作性会议”，许多供应商来这里，设置他们的产品，并测试它们。

“我们看到的一个问题是DCOM的远程过程调用。它们只是不像机器内部的调用那么好，而且它们有点难以设置。这就是我们研究XML的原因。这不是一个寻找问题的解决方案，而是客户非常感兴趣的东西。XML协议比COM更直接，而且相当灵活。委员会正试图用XML包装现有的COM服务器，但我们并不受其束缚，因此它最终可以用于与操作系统无关的平台。

XML扩展集成

XML(可扩展标记语言)是由W3C组织(参见控制工程2000年7月，第12页，“技术更新”)。就像它的兄弟HTML一样，它是一种基于ASCII的语言，所以它与操作系统无关。HTML描述如何布局页面，而XML标记页面上的数据。如果对标签的含义达成一致，例如&TEMPERATURE>，那么客户端可以请求该标签和标签之间发送的数据，温度>温度> 90 & /，可以在函数中解释和使用，也可以保存在数据库中。

Intrinsyc(温哥华，不列颠哥伦比亚省，加拿大)的Graham Rowbotham，高级软件开发人员和OPC基金会XML工作组成员解释说，“在高性能不是最重要的要求的情况下，OPC XML规范降低了实现互操作性的障碍。部署不局限于支持COM/DCOM的平台。根据该规范，所有客户端-服务器交互都是通过XML文档的交换进行的。客户机请求读取一个或多个数据项，相应的服务器响应或回调。规范没有强制要求底层传输协议。该规范发布时的初始版本将包括使用SOAP(简单对象访问协议)提供示例实现的示例代码。目前W3C正在研究采用SOAP，它将通过HTTP传输SOAP。”

Mike Rothwell, Advantech Automation (Cincinnati, O.)的部门经理，定义了SOAP:“它是一种基于xml的协议，由描述消息内容和如何处理消息的信封组成;用于表示应用程序定义的数据类型实例的一组编码规则;以及表示远程调用和响应的约定。例如，假设Internet上的某个组件实现了通知并生成了问题报告接口。此方法将在接收到告警确认时调用。

使用标准的、基于web的技术将进一步增强可用功能的数量。事实上，工程师将有更多的自由去思考他们的流程，而不是实现它们所需的技术。例如，现有的web技术可以将XML数据公开到浏览器上的样式化网页。

XSL显示数据

Rockwell software (Mayfield Heights, O.)的软件融合总监John Baier说:“XSL(可扩展样式表)将应用可视化。结合XSL的XML提供了监控人机界面，其中时间不那么重要。WML(无线标记语言)通过无线网络公开XML数据。例如，警报数据可以发送到手机。这些技术可以让每个用户以所需的形式获得所需的信息量。”

罗克韦尔软件公司的技术传道者和OPC基金会总裁Tom Burke补充说，“在我们关注XML的同时，我们也在努力解决如何用数据结构或模板从智能设备中转移复杂数据的问题。同时，XML看起来很适合移动警报和批处理信息之类的东西。使用已定义的XML模式，服务器可以在与客户机通信时说明批处理是什么样的。XML远远不只是把数据放在网页上。”

Rexroth Indramat (Hoffman Estates, Ill.)机床工业分公司经理Karl Rapp认为，“XML在未来是首选，因为它允许在屏幕上动态访问数据，因此提供更容易的集成。在生产应用程序中会有一些脚本标准，这样即插即用的接口就有可能取代OPC的标签列表。”

控制工程师能从这些技术中获得哪些真正的好处?steplechase Software(密歇根州安阿伯市)技术营销副总裁戴夫•吉(Dave Gee)认为，“由于XML在数据中包含语义信息，接收应用程序在不了解发送者的情况下也能知道发送者的意思。这样一来，控制工程师就不必再关注应用间信息的细枝末节，而是更专注于信息传递如何影响公司的盈利能力。“障碍赛”最近被施耐德自动化公司(Schneider Automation)收购。

欧姆龙电子(Omron Electronics)工业自动化市场经理戴夫•奎贝曼(Dave Quebbemann)也认为，人们对这些软件和硬件标准的持续接受使得提取数据变得容易得多。

“由于OPC不需要特殊的通信软件，从控制站到企业机器保持版本同步的问题被最小化了。”OPC可以成为安装各种厂商的各种机器的救世主。

扩大控制范围

要将概念扩展到工厂中的一台机器或一个小过程之外，请考虑是否需要对企业进行整合，以便您的公司能够在新经济中竞争。Think & Do Software(密歇根州安阿伯市)的营销总监安迪·麦克米伦(Andy McMillan)表示，电子制造的经验表明，可以将控制应用软件仅用作将OPC数据直接从设备转移到SQL数据库的传输工具。

XML真的能移动实时数据吗?嗯,是的。Opto 22 (Temecula, california)的技术营销总监Benson Houghland报告了一个在食品服务中工作的应用程序，它使用XML直接从250个I/O点到销售点终端，没有接口或驱动程序。霍兰德进一步指出，现在使用的许多完整的个人电脑都可以被手机或pda等更小的设备所取代。

随着许多公司投入资源来实施这些技术，毫无疑问，当要求控制工程师支持公司的电子制造计划时，他们会有一个温暖最冷漠的总经理的心的答案。

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