OPC技术规范：实现现场数据互联的关键

OPC技术是以Microsoft的OLE/COM技术为基础建立的一项技术规范与标准，它采用客户/服务器（Client/Server）模型，定义了一组COM对象及其双接口（Dual Interface）。OPC对象主要包括服务器（Server）、组（Group）和项（Item）。OPC服务器对象除了维护自身信息外，还作为组对象的容器，可动态地创建或释放组对象；而组对象相对于项而言也是一个包容器，它提供一套管理项的机制；OPC项则表示与OPC服务器中数据的连接，包括值（Value）、品质（Quality）、时间戳（TimeStamp）3个基本属性。

OPC对象双接口由OPC自动化接口（Automation Interface）和定制接口（Custom Inter-f_ace）组成。在C/S工作模式下，客户程序通过接口与OPC服务器连接，调用OPC对象的属性和方法。一般来说，自动化接口能为高级语言客户程序提供极大的便利，但数据传输效率较低，而定制接口为用C/C++语言编写的客户程序带来灵活高效的调用手段。

由于OPC技术采用客户/服务器模型，因此一个客户应用程序可以和多个硬件供应商提供的OPC服务器相连，同时一个OPC服务器也可以和多个客户应用程序相连，形成多对多的关系，大大提高了应用程序之间的互操作性。另外，OPC接口规范也支持DCOM技术，所以不但能够应用于单台计算机，还可以支持网络上分布式应用程序之间通信，可方便地将现场总线与工厂管理决策层融为一体。

1.OPCDA（Data Access）数据访问规范

OPC DA简化了不同总线标准间的数据访问机制，为不同总线标准提供了通过标准接口访问现场数据的基本方法。OPC DA服务器屏蔽了不同总线通信协议之间的差异，为上层应用程序提供统一的访问接口，可以很容易地在应用程序层实现对不同总线协议的设备进行互操作。

在现场控制网络中，OPC DA规范实现了现场数据在控制网络中的纵向传输[3]。OPC服务器作为现场总线体系结构的中间层，提供了到现场数据源的一个“窗口”。它通过硬件驱动程序访问网络适配器（位于监控计算机中，负责与现场设备进行数据交换。）并将这些数据用OPC DA接口形式进行组织，上层应用程序则通过OPC接口与OPC服务器进行数据交互，间接获取现场信息访问现场总线设备中的数据信息。因此，上层应用程序只需开发一个OPC DA访问接口程序，就可以访问任何一种总线所提供的OPC DA服务器。当硬件升级或修改时只需改动服务器程序中硬件接口部分即可，不会影响上层应用程序。

这种方式也支持网络分布式应用程序之间的通信，这样就可以将监控计算机通过以太网与其他计算机连接，分布在其他计算机中的客户程序可以与监控计算机OPC服务器进行通信，实现现场信息的共享。

2.OPCDX（Data Exchange）数据交换规范

为了给连接在以太网上的不同现场总线设备之间提供数据访问服务，同时也为了弥补OPC DA规范在实现总线设备间数据访问时对上层应用程序有依赖性的不足，OPC基金会制订了数据交换规范OPC DX。(www.xing528.com)

OPC DX定义了不同类型控制系统间相同层上的用户数据的高层交换。它定义了一组标准化接口，用于数据的互操作性交换和以太网上服务器与服务器之间的直接通信。在运行期间，OPC DX启动服务器与服务器之间的通信扩展了数据存取，这种通信独立于以太网TCP/IP支持的应用层实时通信协议。因此，OPC DX支持远程组态配置和管理服务。它不影响现有的现场总线规范，只是让集成在一个系统中的多现场总线仪表可以交换数据。

在现场控制网络中，OPC DX规范实现了现场数据在控制网络中的横向传输。它通过TCP/IP通信协议为不同以太网现场总线设备提供了服务器与服务器间直接的数据访问，使不同系统间可用相同的标准交换数据，而不必担心不同协议间的转换问题，有效地解决了监控计算机与其他计算机进行信息沟通和传递的问题。此外，这个标准可以使第三方软件商开发出适用于DCS、PLC和其他现场总线的OPC DX服务器，使传统的控制系统与FCS可以进行信息交换。

3.OPCXML规范

由于OPC技术过分依赖微软的DCOM技术，这使它局限于Intranet和Windows操作平台。为了实现与Internet的互联以及在多操作平台上的应用，OPC基金会与微软公司合作，在Microsoft.Net新技术与OPC DA的基础上制定OPC XML规范。

可扩展标志语言XML和基于XML的模式语言为描述和交换应用程序间的结构化信息提供了一种途径。OPC XML利用XML技术有效地扩展OPC技术的应用范围，使OPC应用不再局限于Windows操作平台，可实现多平台间的互操作。与OPC DA不同，OPC XML描述了在客户端与服务器间非持久连接环境下的数据交换，这使它可以应用于更广泛的领域。

在现场控制网络中，OPC XML规范提供了现场数据到互联网中的传输。OPC XML定义一组通过互联网访问工厂现场数据的工业标准接口，并提供即插即用的可连接性和多个厂商产品的互操作性等功能，降低了企业信息与互联网应用集成的难度，简化了工厂不同层次数据访问和数据交换。

OPC还包含很多内容，作为规范，正在不断地完善发展中。重要的是OPC技术能兼容多种总线协议，不仅有严格的技术规范和测试标准，而且有强大的技术支持作为后盾。现在OPC已经成为世界范畴的工业标准，世界上有300多家支持，拥有500种以上的产品。因此OPC在现场控制网络应用中具有良好的前景。

OPC技术使工控软件硬件设备有效地分离，实现了软件的即插即用。随着OPC技术的推广和应用，现场信息可以更方便地在各种计算机平台上被更多的应用程序所共享，这也必将极大地促进现场总线的发展以及企业现场控制层和生产过程管理层、调度决策层的集成。