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OPC是世界上最受欢迎的基于标准的数据通信方法。它旨在解决自动化行业中的最大的挑战:如何摆脱传统的基于特制驱动器的通信方式,在不同设备、控制器、和/或应用程序之间实现通讯。
OPC之所以能够成功地创造真正独立于供应商的通讯是因为,OPC从双方提取了数据发送设备(例如PLC)和数据接收端(例如HMI)的执行细节,因此可以在它们之间进行数据交换而不需要了解彼此的本地通信协议和内部数据组织形式。
这与特制驱动器的要求满足只针对于通信方两端的编写方法形成了鲜明的对比。OPC可以代表为一个位于数据发送端和数据接收端之间的“提取”界面,这个界面允许在数据发送端和数据接收端之间交换数据而不需要对对方有任何了解。
OPC的“设备细节提取”是通过运用两个称为OPC客户端和OPC服务器的OPC构件得以实现的。其中每一个构件将在以下章节予以描述。需要注意的是,数据发送端和数据接收端能够彼此通过OPC进行通讯并不意味着它们各自的本地协议就不需要了,或者是被OPC取代了。
相反,这些本地协议和/或接口仍然存在,但只是与两个OPC构件的其中某一个通讯。然后,OPC构件之间进行数据交换,从而结束数据传递。数据也可以从应用程序端被传输至设备,而不需要彼此直接联系。
OPC全称是OLE for Process Control,它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去,为了存取现场设备的数据信息,每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多,且产品的不断升级,往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要,系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互 *** 作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下,OPC标准应运而生。OPC标准以微软公司的OLE技术为基础,它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM接口完成的,在OPC技术中使用的是OLE 2技术,OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。随着企业规模的不断扩大,企业生产能力的不断加强,设备自动化程度不断提高,要做到对生产现场设备有效管理,仅靠人员的方式,企业不仅需要投入大量人力物力,而且加大了企业的负担。为了有效解决这一问题,需把数据自动化采集技术引入现场生产过程中,通过SCADA软件对设备进行数据的采集、监控和分析,从而实现对现场问题的快速响应。
在实际的生产现场,设备种类繁多,控制方式多样化,有继电器、PLC、DCS,DNC等。要实现这些设备的数据采集,就需要SCADA支持多种通讯协议。
一般数据采集过程中通常会使用以下几种通讯协议:Modbus、TCP/IP、OPC。
Modbus协议
1.Modbus介绍
Modbus协议是一种应用层报文传输协议,包括ASCII、RTU、TCP三种报文类型,协议本身没有定义物理层,只是定义了控制器能够识别和使用的消息结果,而不管他们是经过哪种网络进行通讯的。标准的Modbus协议物理层接口有RS232、RS422、RS485和以太网,采用了Master/Slave(主/从)通讯方式。
2.Modbus RTU/SCAII通讯
Modbus(RTU/SCAII)协议的数据通讯采用的是Master/Slave方式。Master发出数据请求消息,Slave接受到正确的消息后向Master发送数据以响应请求。另外,Master也可以直接发生消息修改Slave的数据,实现双向读写。
3.ModbusTcp协议
ModbusTcp协议是在TCP/IP上实现Modbus的报文传输。
TCP/IP协议
1.TCP/IP介绍
TCP/IP协议在一定程度上参考了OSI的体系结构。OSI模型共有七层,从下到上分别是物理层、数据链路层、网络层、运输层、会话层、表示层和应用层。但是这显然是有些复杂的,所以在TCP/IP协议中,它们被简化为了四个层次。
2.TCP/IP通讯方式
TCP/IP协议是由网络层的IP协议与传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。
OPC协议
1.OPC协议介绍
OPC(Object Linking and Embedding(OLE) for Process Control)是微软公司的对象连接和嵌入技术在过程控制方面的应用。
OPC规范从OLE/COM/DCOM的技术基础上发展而来,并以C/S模式为面向对象的工业自动化软件的开发建立了统一标准,该标准中定义了在基于PC的客户机之间进行自动化数据实时交换的方法。
采用OPC标准后,驱动程序不再由软件开发商开发,而是由硬件开发商根据硬件的特征,将各个硬件设备驱动程序和通讯程序封装成可独立运行或嵌入式运行的数据服务器。
2.OPC通讯协议方式
OPC通讯协议不依赖于硬件的系统构成和固有数据,同时利用了一种叫Variant的数据类型,按照应用程序要求提供数据格式。从而实现不同厂家的硬件和系统间的通讯。
Modbus、TCP/IP、OPC协议特点
名称 特点
Modbus(RTU/ASCII)
1.公开协议,完全免费
2.简单易用,性能稳定
3.广泛的知识资源支持
4.自适应差
5.通讯效率低
ModbusTcp
1.免费协议,样板程序多
2.实施价格低廉,可以用通用网络组件
3.易于集成不同设备
4.网络传输能力一般
5.实时性较差
TCP/IP
1.协议完全开放,免费试用,独立于硬件和 *** 作系统
2.不区分网络硬件,局域网和互联网都可以试用
3.地址唯一性
4.通讯可靠性高,速度快
OPC
1.标准化
2.需要授权购买授权
3.分布式
4.组件化
5.实时性高
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