软件标准推动信息交换
工程师需要一种更好的方法将数据从I/O设备通过控制器数据表转移到HMI/SCADA(人机界面/监控和数据采集)软件。传统的方法仅限于通过专用网络或缓慢的串行网络从远程I/O或其他设备移动比特块。
|
工程师需要一种更好的方法将数据从I/O设备通过控制器数据表转移到HMI/SCADA(人机界面/监控和数据采集)软件。传统的方法仅限于通过专用网络或缓慢的串行网络从远程I/O或其他设备移动比特块。随着HMI软件对工厂高效运营变得越来越重要，公司开始寻求标准来改善流程，并促进许多公司的应用程序和设备之间的通信。
由于大多数用于自动化的新软件都是基于微软Windows的，微软(华盛顿州雷德蒙德)的代表与来自几家自动化公司的技术人员聚集在一起，寻找一种方法来利用微软的对象链接和嵌入(OLE)技术作为自动化信息交换的基础。OPC(过程控制OLE)和OPC基金会就这样诞生了。
OPC DA(数据访问)在工业上已被广泛接受。事实上，这个缩略词如此广泛，以至于人们开始寻找定义这个缩略词背后的新名称。一个是OLE，用于生产控制。OPC基金会总裁兼罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)咨询软件开发人员汤姆•伯克(Tom Burke)建议:“开放性、生产力和连接性。“该标准及其流程和程序证明了开放标准对整个行业的好处。
欧姆龙电子公司(Omron Electronics, Schaumburg，伊利诺伊州)软件产品营销经理Joe Rubino认为OPC的使用在持续增长。我们不再需要为遗留产品或竞争性产品提供动力。我们可以用OPC。我们看到了更多标准化的努力。最大的用途是将数据从plc移动到操作界面，尽管用户也使用OPC从HMI前端移动到HMI前端。”
OPC建立在COM(组件对象模型)和DCOM(分布式组件对象模型)上，这两种微软技术是从OLE和早期的DDE(动态数据交换)发展而来的。Rubino先生接着指出了优点和缺点。他补充说，客户的反馈告诉我们，COM似乎相当可靠。对于DCOM有一些保留意见，特别是在连接的稳定性方面。当网络中断时，数据会发生什么变化，这是个问题。
即使在OPC DA被广泛采用的同时，其他技术也在发展，控制工程师和他们的供应商也想利用它们。其中最主要的技术是从互联网和万维网发展而来的。嵌入式网页提供了来自操作员界面的信息，以帮助维护故障排除的文档。当出现问题或潜在问题时，控制器可以通过电子邮件向工程师和维护技术人员发送邮件。一个问题是如何最好地利用这些技术。
互联网正在进入第三代:从连接(FTP，电子邮件)，
到表现(HTML网页)，到可编程性(使用XML和相关技术)。
网络技术
另一个问题在于DCOM的第二个缺点，即难以穿越企业防火墙。由于许多涉及控制工程师的企业IT战略都包括互联网技术，因此采用与企业IT基础设施兼容的新技术变得至关重要。
XML(可扩展标记语言)就是这样一种技术。它基于标准化通用标记语言(SGML)， SGML是IBM实验室从20世纪60年代末开始开发的。流行的HTML(超文本标记语言)是SGML的早期派生。这些“语言”已经被万维网联盟(W3C)采纳为开放的全球标准。www.w3.org）.
XML是一种基于文本的语言，它使用与HTML类似的标记。不同之处在于XML标记描述元素中包含的信息的类型或种类，而HTML标记描述当被兼容的浏览器访问时页面的外观。XML标记可以是产品名称、输出变量、序列号、库存数量等。
事实上，XML只是这种尝试所涉及的软件技术之一，这种尝试试图找到一种通用的方式来将信息从一个设备移动到另一个设备，从一个平台移动到另一个平台，而不考虑硬件或操作系统。其他技术包括可扩展样式表语言(XSL)，它告诉计算机如何格式化XML信息以供查看;文档类型定义(DTD)，它定义了文档类型的规则;以及简单对象访问协议(SOAP)，它定义了在web上传输的XML数据的“消息”。有关XML和SOAP的详细说明，请参阅侧栏。
OPC XML的初始实现可能会遵循这种格式
OPC数据将从现场设备流向HMI/SCADA软件，而XML
数据从HMI到业务应用软件，再从HMI到
用于操作界面的浏览器。
SOAP是一种“轻量级”消息格式，适用于任何操作系统，
平台，或编程语言。它封装XML消息
并且需要一种传输机制，比如HTTP，将其移动到客户端。
OPC和XML结合
由于OPC已经作为一种可行的控制信息交换标准而存在，它只需要扩展一种能够实现更好的Internet兼容性的技术。为什么不把OPC和XML结合起来呢?
OPC基金会的成员大约在两年前想到了这个。一个由技术人员组成的委员会一直在努力工作，一个标准即将向公众公布。细节不仅仅是将一个嵌入另一个。
OPC基金会负责营销和国家仪器公司(National Instruments)工业自动化营销经理的副总裁霍利(Don Holley)说，该委员会最近的发展是将这一过程转变为微软(Microsoft)。网络服务。您可以用XML包装现有的OPC数据访问服务器，将其公开给Internet，也可以创建XML。Net服务完全从零开始，没有附带的COM/DCOM。我们已经看到，企业应用程序更有可能支持从XML而不是COM/DCOM接收信息。
OPC/XML委员会成员和Iconics (Foxborough, Mass.)咨询工程师Jim Luth说:“OPC/XML规范发布的缓慢是因为XML是一种文本文件，不像COM(像c++一样)。我们发现实现该标准的一个好方法是从Microsoft . net平台获得工具。该规范的第一个版本影响与OPC DA相同的数据，呈现实时数据。此外，通过使用XML和SOAP，可以将客户端和服务器编写为非微软平台和语言。虽然有几家公司已经将COM移植到非微软平台上，但XML将更容易与高级业务系统集成。”
USDATA (Richardson, Tex.)市场经理Larry Bible补充道:“OPC一直是HMI/PLC连接进步的关键。这使得软件行业可以集中精力开发人机界面。现在XML有机会在金字塔顶端做OPC在金字塔底部做的事情。XML在OPC的基础上进行了改进，允许非hmi软件产品访问实时数据，而无需特殊的行业特定驱动程序。”
OPC重要性
GE发那科自动化(GE Fanuc Automation，弗吉尼亚州夏洛茨维尔)软件开发副总裁伯尼•安格(Bernie Anger)指出，OPC最大的挑战在于它必须在个人电脑上运行。关于XML的超级令人兴奋的消息是，我们现在可以在任何支持XML的Internet设备上拥有OPC服务器和客户机，这为新一代通信带来了巨大的希望。例如，我们接下来将看到支持OPC X的控制器，PLC和Internet浏览器之间将直接通信。在GE发那科，这使我们能够将支持设备间通信所需的资源转移到用户功能的更高附加值上。”
西门子能源和自动化工业软件事业部总经理Paul Camuti表示，OPC在该行业发挥了重要作用。“从技术的角度来看，OPC DA已经实现了减少集成不同控制系统的工作量的目标。在不久的过去，集成HMI和控件所花费的时间很高，而这些软件组件的重用率很低。自从这些标准出台以来，完成这一环节所需的工作量已经大大降低。”
Camuti先生继续说道:“OPC继续在自动化行业发挥主导作用。OPC DX(数据交换)就是这样。OPC DX使领先的现场总线和以太网之间的协同成为可能，这是克服系统边界和促进来自不同供应商的系统互操作性的重要因素。数据交换扩展将使控制系统的互操作性达到另一个水平。”
OPC基金会选择了周二在休斯顿举行的ISA展会，宣布在供应商合作方面取得了突破。不幸的是，这一天也被一群恐怖分子挑出来实施了美国历史上最大的恐怖袭击。可以理解的是，自动化新闻被更重要的事件所掩盖。然而，OPC DX的公告对控制行业来说意义重大。（CE2001年10月，《新闻》，第15页;十一月，第17页。)
OPC DX标准是通过以太网提供可互操作的数据交换和服务器到服务器通信。重要的原因之一是，每个主要的现场总线，包括FOUNDATION现场总线、Profibus、ControlNet和DeviceNet，都在开发从其网络到以太网的网关。这可能会导致以太网巴别塔的出现。相反，OPC基金会成员找到了一种方法，在不破坏已经完成的大量工作的情况下使用户受益。
马萨诸塞州ARC Advisory Group副总裁迪克•卡罗(Dick Caro)开玩笑地说，这是本世纪的大新闻。为什么?因为西门子和罗克韦尔，以及所有主要的公共汽车支持组织已经联合起来。希望这将是公交车大战的最终解决方案。”
让一切都变得有意义
罗克韦尔软件公司(Rockwell software, Mayfield Heights, O.)软件架构总监John Baier解释说:“OPC DX和OPC XML是具有独特目的的独立实体。DX的发明是为了允许OPC服务器之间的点对点消息传递，允许用户利用现有的OPC DA协议。OPC DA已经成功地用于HMI客户端和OPC数据服务器之间，OPC DX现在增加了在OPC服务器之间无缝共享数据的能力。
“OPC XML是一种新标准，允许使用标准XML web服务访问OPC或工厂数据。客户端甚至可以通过防火墙使用OPC XML从OPC服务器获取数据。
OPC DX使用直接的XML技术来配置服务器，而不是OPC XML。随着供应商实现OPC XML，这些服务器将更容易使用XML协议交换数据。因此，较小的设备可能能够单独实现OPC XML，而不必支持所有的OPC协议。在接下来的几年里，可以直接访问网络的设备的愿景将会实现，从plc开始，在未来向更小的设备发展。”
这被称为互联网的第三代。首先是连接——以及简单的短信。然后出现了网页和以“网页”形式显示的信息。第三代是通过互联网进行信息交换。XML是第三代语言。
微软公司(Microsoft Corp.)制造业行业经理温特(Peter Wengert)说，XML和web服务令人兴奋的地方在于，它不仅在互联网上扩展了一种范式，还延伸到了车间。无论是与控制、HMI、ERP还是供应链对话，开发人员都可以使用相同的技术。”
开放标准的其他实际进步是，拥有广泛产品的大公司可以利用它们，而拥有好想法的小公司也可以。
Lighthammer Software Development Corp.(宾夕法尼亚州埃克斯顿)Illuminator产品为SAP R3 ERP产品提供来自OPC的工厂信息的XML支持。
The Software Toolbox (Charlotte, N.C.)发布了一组支持OPC的仪表ActiveX控件，可以根据从整个企业的OPC服务器收集的数据构建操作员显示。
当公司的随行人员提出一个更好的想法时，比如“我们想把实时工厂数据集成到我们的企业系统中，以改善客户支持并降低成本”，这些工具就会帮助解决问题，让你成为英雄。
XML定义数据
XML是一种基于SGML标准的基于文本的编程语言，主要是一种将结构化数据放入文本文件的方法。像HTML一样，它使用标签或者用“&;”和“>;”和括号括起来的单词属性形式的name =“价值”．
HTML指定每个标记和属性的含义以及它们在浏览器中的外观，而XML使用标记来分隔数据块，并将解释留给读取它的应用程序。由于XML是基于文本的，因此可以使用简单的文本编辑器而不是更复杂的编程工具来编写或修改文件。
Wonderware公司首席技术长莫迪(Rashesh Modi)说，XML的伟大之处在于，我们可以用它来做一些我们现在用传统面向对象编程技术做的事情。基于对象的数据可能是什么?智能压力变送器的压力读数，或智能科里奥利流量计的补偿流量读数如何?
有很多人认为XML代表了基于对象的通信的第三个层次(在DDE/NetDDE和COM/DCOM之后)，对所有软件的发展都有巨大的影响。”
以下是莫迪白皮书《XML指向开放系统》(XML Points the Way to Open Systems)中HTML和XML编码的一些例子。“HTML代码将以粗体格式显示名字，其余的则以纯文本格式显示。”它还在每行之后加一个换行符，在第一行之后加一个行间距。
超文本标记语言
约翰Q公共&/B>拟定>john@yahoo.com&BR >电话:301 - 286 - aaaa&br >传真:301 - 286 - bbbb&br >NASA&BR >588.0 br >Greenbelt, MD 20221&BR>XML
在XML代码示例中，首先命名的是CML版本号，还包括版本号和文档序言，它告诉浏览器和任何其他软件如何处理文档。
&XML版本= ' 1.0 '独立= ' yes ' ?>职业>名称>和>约翰/第一次>和>提问/中间>最后最后>公共/ >& /名称>电子邮件> john@yahoo.com& /电子邮件>和电话> 301 - 286 aaaa级/电话>传真> 301 - 286 bbbb& /传真>及地址>&ORG > nasa / ORG >&MAILSTOP > 588.0 & / MAILSTOP >城市>绿带/城市>国家> md /状态>ZIP > 20221 & / ZIP >& /地址>& /员工>
元素以字母或下划线开头，区分大小写。注意，' EMPLOYEE '元素包含其他几个完整元素。XML可以处理实体和文档、元素和属性、结构项以及类型和实例。使用HTML和Dynamic HTML，源数据与表示数据交织在一起，因此很难实现随实时数据变化的动态结果。基于xml的web服务器可以处理客户端编辑、构建SQL查询、下载表单以及将数据对象转换为HTML。
可扩展样式表允许开发人员将内容与显示分离，并提供所需的外观。同时，用户可以对数据进行本地计算和操作、多个视图、粒度更新，并可以扩展和压缩数据，同时将网络从过度工作中拯救出来。
您是否具有本内容中提到的主题的经验和专业知识?你应该考虑为我们的CFE媒体编辑团队做出贡献，并获得你和你的公司应得的认可。点击在这里开始这个过程。
