维普资讯 http://www.cqvip.com ２００６年第１期 （总第８７期） 大众科技 ＤＡＺＨｏＮＧ ＫＥ Ｊ Ｎｏ．１，２００６ （Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ Ｎｏ．８７） 基于ＯＰＣ规范异构设备通用网络集成的驱动开发技术 潘必超 ．张瑾 （１．广东机电职业技术学院，广东广州１５５０１５； ２．佛山机电安装集团有限公司。广东佛山５２８０００） 【摘 要ｌＯＰＣ是过程控制领域中一种被广泛采用的国际工业标准，文章提出了通过采用华富ＯＰＣ开发工具包进行异构设 备驱动开发的方法．并应用该方法实现了异构驱动和异构上住机软件ＯＰＣ接口的开发，可以为异构设备网络集成提供驱动接口 支持。 【关键词】ＯＰＣ；异构集成；驱动开发 【中图分类号】 ＦＮ９１ 一【文献标识码】Ａ 【文章编号】１００８—１１５１（２００６）０１—００４４—０２ 议。另外，对于ＯＰＣ逻辑层，则包括：Ｉｔｅｍ管理层，实现设备开 放性数据的管理与刷新机制；ＧＲＯＵＰ与Ｉｔｅｍ管理层．实现对 设备监控参数的分组管理与组织；ＣＯＭ／ＤＣＯＭ接口层，定义 、引言 在我国．由于工厂规模的发展、设备购置时期的不同、以 及企业对自动化程度的不同．导致在企业内部所使用的设备、 仪表的自动化程度大不一样 某些设备即使提供了监控系统。 但由于制造商的不同．它们各自采用自己的通信协议．如物理 接Ｆ１协议ＲＳ２３２、ＲＳ４８５、ＲＪ４５等，而软件通信协议就更是千 了为监控客户端提供监控接口的通信规范。整体分层结构．如 图１所示： ０Ｐｃ／∞Ｉ／ＤＣ０瓣；口层 ＯＰＣ：ｇＲＯＵＰ与Ｉｔｅ－管理层 Ｉｔｅ＿数据曹ｌ璺优化层 ］ 【ｏＰｃ逻辑 屡 硬件逻辑 甚 差万别了 随着企业的发展．为了提高企业生产现场情况的信 息集成程度和决策的准确性．需要将全方位的设备进行有效 合理的网络集成 异构的通信协议恰恰给制造设备的网络集 成以及制造过程的监控带来了很大的困难 在开发监控系统 的服务器前．必须一次性考虑所有设备的通信接口。与之相适 应的监控系统．具有一定的静态性、封闭性．系统难以升级。 硬件协议逻辑层 硬件连接管理层 图１ ＯＰＣ服务器的分层结构 １ 三、异构通用集成的系统结构 设备的异构．指的是设备的物理接口、设备的通信标准都 ｏｅｃ（ｏ￣ｆｏｒ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ１是一种过程控制中的标准 化技术．是为解决现场管理层与过程管理层之间的通信标准 而设计的规范。ＯＰＣ制定了完善、强大的接口支持客户现场 数据的访问．其核心是面向现场实时数据的实时数据服务器 ｆＯＰＣ Ｄａｔａ Ａｃｃｅｓｓ Ｓｅｒ￣ｅｒ）以及报警／事件服务器ｆＯＰＣ Ａｌａｒｍ ａｎｄ Ｅｖｅｎ￣Ｓｅｒｖｅｒ）。目前．ＯＰＣ基金组织的成员已超过２７０ 采用了不同的标准。例如．存在一些设备是采用ＲＳ２３２接口 的，而另外一些设备则采用ＲＳ４８５总线标准，目前国际流行 的设备，大部分具有ＲＪ４５以太网接口（包括工业以太网接 口）。对照图１可见，事实上，异构设备的硬件逻辑层一般由设 备开发商和供应商所保护．除特殊情况．是不推荐做出任何修 改。因此．为了能将它们统一地集成到一个完整的监控网络 个．几乎包括全世界所有的工业自动化软、硬件提供商。像 ｓｉｅｍｅｌｌｓ，Ａｄａｍ等国际著名公司，都是这个组织的成员。符合 规范的软、硬件已被广泛的应用．给工业自动化领域带来了勃 勃生机。０ＰＣ规范，已经成为国际工业自动化界的标准。 中．这就需要为异构设备实现具有ＯＰＣ数据服务功能的设备 网络驱动，如图２所示．从而需要在上位机中引入集成驱动， 即ＯＰＣ逻辑层。 决簧层 ＯＰＣ技术使得异构设备通用网络集成成为可能 其关键 在于对过去没有提供ＯＰＣ接口的设备．只要对其驱动进行二 次开发．引入基于０ＰＣ规范的数据服务技术，就能实现异构 ｌ 上位机 设备之间的数据与事件的双向传递 基于０ＰＣ规范所开发的 监控系统．由于接口标准统一，使得监控的客户端与服务器端 能相对独立的进行开发、维护、升级。正因为接口标准的统一， 下位机 ｊ 图２基于ＯＰＣ异构通用集成系统结构图 如图３所示，为了实现异构设备的通用网络集成，可以采用 使得系统具有开放性与动态性。新增的设备．只要为其开发 ＯＰＣ服务器．使其对外提供基于ＯＰＣ规范的数据接口，就能 以三层的结构模式，即设备集成层、过程控制层和监控决策层。 四、异构集成驱动ＯＰＣ ＤＡ服务器的开发 对０ＰＣ服务器开发商而言．一方面需要根据不同硬件设 备的通信协议完成与硬件的通信：另一方面需要合理设计 使该设备无缝集成到该监控系统中来 二、ＯＰＣ服务器的结构标准 ＯＰＣ服务器．是运行在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台之上的ＤＣＯＭＳｅｎＦ． ０ＰＣ服务器的上层软件结构以及数据管理算法．以实现ＯＰＣ 逻辑处理。同时，作为一种基于ＣＯＭ的技术，ＯＰＣ服务器必须 完全实现组件注册、装载，卸载等一系列ＣＯＭ所必需管理规 则，要求程序设计人员充分了解Ｃ０Ｍ底层技术。从而可见， ｅｒ．由于它的底层实现与现场设备的信息实时通信．高层实现 与管理监控层的通信。因此总的来说，ＯＰＣ服务器的结构可 以分两大层：硬件逻辑层与ＯＰＣ逻辑层 其中．硬件逻辑层包 括硬件连接管理层。它规定了与硬件连接的物理特性、电气特 性：硬件协议逻辑层．规定了与确定的设备进行通信的对话协 ＯＰＣ服务器的开发是一项复杂的工作 本文采用北京华富惠通技术有限公司开发的ＣＯＮ 【收稿日期】２００５—１０－２４ 【作者简介】潘必超（１９７８－），男，广东惠州人，任职于广东机电职业技术学院。研究方向：数字网络化制造技术。 一４４— 维普资讯 http://www.cqvip.com ＴＲＯＸ一工具包提供的ＯＰＣ的ＤＡ（Ｄａｔａ Ａｃｃｅｓｓ）服务器快速开 发工具．能让用户为特定的设备快速开发出０ＰＣ服务器。监 ｝ ｅｌｓｅ ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｂＡｃｔｉｖｅ＝ｔｒｕｅ； ｝ ， 幸 事 幸 ， 控系统开发无须过分关心ＣＯＭ的实现机制．只需要调动 ＯＰＣＤＨ．ＤＩＩ文件中实现的ＡＰＩ．就能实现对原设备的通信接 口的封装。本文采用ＶｉｓｕａｌＣ＋＋６．０作为开发工具．实现ＯＰＣ 服务器的快速开发 （一）ＯＰＣ ＤＡ服务器驱动工作原理框图 从异构设备中获取监控数据ＧｅｔＤａｔａＦｒｏｍＤｅｖｉｃｅ０： ，， 水 幸 ，， ｖｏｉｄ ＣＭａｉｎＦｒａｍｅ：：ＯｎＴｉｍｅｒ（ＵＩＮＴ ｎｌＤＥｖｅｎ０ ｛ ｆｏｒ（ｉｎｔ Ｉ－０；Ｉ＜ＴａｇＣｏｕｎｔ；Ｉ＋＋） ｛ ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｖＶａｌｕｅ．ｌｆｔＶａｌ＝（ｌｆｏａｔ）ＧｅｔＤａｔａＦｒｏｍＤｅｖｉｃｅ（１）； ｝ ＵｐｄａｔｅＭｏｎｉｔｏｒ０； ｝ ，｜ 幸 料 料料 料料 料 料料 料 刷新监控点ＵｐｄａｔｅＴａｇＷｉｔｈＴｉｍｅＳｔａｍｐ０： ，， 水 ，， ｉｆ（ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｂＡｃｔｉｖｅ＆＆ＩｎｉｔＯＰＣＯＫ１ 图３ ｏＰＣ ＤＡ服务器驱动工作原理框图 异构设备网络集成驱动．即ＯＰＣ ＤＡ服务器的开发需要 ｛ ，，更新服务器地址空间数据ＵｐｄａｔｅＯＫ＝ＵｐｄａｔｅＴａｇＷｉｔｈ． ＴｉｍｅＳｔａｍｐ（ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ】．ｈＨＷＮＤ，ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ】．ｖＶａｌｕｅ，ＴａｇＬｉｓｔ【Ｉ】． 建立在两大前提基础上。首先．原设备系统存在自动化数据 接口，例如ＣＯＭ／ＡｃｔｉｖｅＸ／ＯＤＢＣ等．第二，原设备系统提供通 信驱动可以允许客户端直接调用；如图３所示．异构设备集成 驱动开发的关键任务就在于使用０ＰＣＤＬＬ（ｕｌ所提供的 ＩＱｕａｌｉｔｙ，ＴａｇＬｉｓｔ［１］．ｆ０； ｉｆ（ＬｏｇＴａｇＵｐｄａｔｅ） ｛ ｉｆ（ＵｐｄａｔｅＯＫ） ｛ ＬｏｇＭｓ￣”ＯＰＣ”，”ＵＰＤＡＴＥ［”＋ＴａｓＬｉｓｔＩｌ１．ｃＩＤ＋”】成功…’‘）； ｝ ＴｏｏｌＫｉｔ接口与原设备系统建立无障碍数据通信桥梁．从而为 异构设备实现具有ＯＰＣ Ｋｅｍｅｌ功能的ＯＰＣ ＤＡ服务器 （二）预处理工作 为了使异构集成驱动层的计算机支持ＯＰＣ接口规范。需 要在操作系统中进行以下初始化操作： 首先，从ＯＰＣ基金会网站（ｗｗｗ．０ｐｃｆｏｕｎｄａｄｏｎ．ｏｒｇ）下载以 下基本接口代理文件： ｏｐｅａｅｐｓ．（ｕｌ、ｏｐｃｃｏｍｎ＿＿＿ｅｌｓｅ ＬｏｇＭｓｇ（＂＂，＂ＵＰＤＡＴＥ［”＋ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｃＩＤ＋”】失败…”）； ｝ ｝ ，， 牛 幸 水 ，， ｐｓ．ｄＵ、ｏｐｃｈ． ｄａｐｓ．ｄＩｌ、ｏｐｅｐｒｏｘｙ．ｄｌｌ、ａｐｒｘｄｉｓｔ．ｅｘｅ、 ｏｐｃｅｎｕｍ．ｅｘｅ。 （四）运行界面 其次，将上述文件全部复制到系统目录下．即／％ＳＹ ＴＥＭＰＡＴＨ％／Ｓｙｓｔｅｍ３２／。 —接着，将接口文件注册到操作系统： ＲＥＧＳＶＲ３２ ｏｐｅｐｒｏｘｙ．ｄｌｌ ＲＥＧＳＶＲ３２ ｏｐｃｅｏｍｎｐｓ．ｄｌｌ ＿ＲＥＧＳＶＲ３２ ｏｐｃａｅｐｓ．ｄⅡ —ＲＥＣＳＶＲ３２ ｏｐｃｈｄａ ｐｓ ｄＵ ．．最后，安装ＯＰＣ枚举器：ｏｐｅｅｎｕｍ，ｒｅ异ｓｅｒｖｅｒ。 （三）发流程殛关键代码实现 图５异构设备网络集成ＯＰＣ ＤＡ服务器运行状态界面 定义监控点标签 ，， 幸幸幸 幸 ／／ 五、结语 通过引入０ＰＣ集成接口规范．为异构设备开发网络集成 驱动．实现异构设备的网络集成．能有效解决企业因设备新旧 ，， ＴＡＧ ＴａｇＬｉｓｔ［ＭａｘＴａｇＣｏｕｎｔ］； ，， 木奉 事 奉木木 奉 不一、位置分散、生产状态信息难以集成所带来的总体监控决 策困难的问题。而且．为异构设备开发基于０ＰＣ接口规范的 驱动．其系统改造成本低，且具有较强的通用性和兼容性．是 提高企业生产自动化程度和管理信息化程度的有效途径 添加服务器监控标签ＣｒｅａｔｅＴａｇ０： 木料 料 料料料料 木料 木料 奉木木料 ！ＴａｇＬｉｓｔ［１］．ｂＡｃｔｉｖｅ＆＆ＩｎｉｔＯＰＣＯＫ） ｛ ｓｔｒ＝ＴａｇＬｉｓｔ［１］．ｃＩＤ．ＧｅｔＢｕｆｅｒ（ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｃＩＤ．ＧｅｔＬｅｎｇｔｈＯ）； ，，向服务器地址空间增加标签 【参考文献】 【１】郭红晓，莫德举．ＯＰＣ技术及其软件开发Ⅱ】．北京化工 大学学报，２００２，（３１． ｆ２１向冬，王润孝，秦现生．ＯＰＣ服务器快速开发工具的研 ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｈＨＷＮＤ＝ＣｒｅａｔｅＴａｇ（ｓｔｒ，ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ】．ｖＶａｌｕｅ，ＴａｇＬｉｓｔ ［Ｉ】．ＩＱｕａｌｉｔｙ，ＴＲＵＥ）； ！ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｈＨＷＮＤ） ｛ ＴａｇＬｉｓｔ［Ｉ］．ｂＡｃｔｉｖｅ＝ｆｌａｓｅ； 究与设计Ⅱ】．组合机床与自动化加工技术，２００３， ． 【３１陈宇峰，张国忠，胡益民．ＯＰＣ标准驱动程序实现方法 Ⅱ】．计算机应用研究，２００２，（９）． 一４５—
