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第２６卷第２期 桂林工学院学报 Ｖｏ１．２６ Ｎｏ．２ ２００６年４月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｐｒ．２００６ 文章编号：１００６—５４４Ｘ（２００６）０２—０２９１—０４ 基于ＯＰＣ技术的实时监控系统的设计与实现 王文成，牛秦洲 （桂林工学院电子与计算机系，广西桂林５４１００４） 摘要：通过与传统实时监控系统的比较，介绍了基于ＣＯＭ的ＯＰＣ技术，分析了基于ＯＰＣ技术 的实时监控系统的体系结构；以ＯＰＣ数据存取自动化接口规范（２．０）为蓝本，利用ＣＯＭＬ ｓ７软件 配置ＯＰＣ服务器，用ＶＢ语言编写ＯＰＣ应用程序，给出了实时监控系统的详细设计步骤和具体程 序，实现了对被控对象的实时监控． 关键词：实时监控系统；ＯＰＣ技术 中图分类号：ＴＰ３３４．７ 文献标志码：Ａ 传统的实时监控系统作为支撑现代工业生产 法的应用，可以利用面向对象的继承等方法大量 和社会生活的基础设施，得到了广泛的应用和发 重用源代码．但这些重用只是对源代码级的重用 展，也取得了很大的成就．但在过去技术条件限 而不是对可执行文件级的重用，对每一类库都要 制下，虽然动用了当时最好的技术和最好的人才， 重新编译，所以并没有真正实现资源共享，并且 开发出了效果很好的实时监控系统，但由于这种 对某个模块中某个类库的修改将“触一发而动全 系统不具备开放性，各个部分的联系过于紧密， 身”，引起所有引用该类库的模块的修改，因此非 使系统过于复杂． 常难以实现某个模块的升级．同时，为一种语言 在传统的实时监控系统中，各种过程控制方 开发的类库以及函数库都不能够为其他语言所用， 面的应用程序是通过驱动程序与现场设备进行通 也大大了软件的重用．为解决这些问题，一些 信的（图１，Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ为设备驱动程序），这 与微软合作的自动化硬件和软件供应商合作定义 就意味着同一个设备为适应不同的应用程序可能 了一种解决这些问题的新的标准，这就是用于过程 需要有多种不同的驱动程序，造成软件的重复开 控制的ＯＬＥ技术（ＯＰＣ）．采用这项标准后，硬件开 发，软件不能够重用，资源不能共享，浪费大量 发商将取代软件开发商为自己的硬件产品开发统 人力与物力资源．随着计算机软件的发展，这种 一的ＯＰＣ接口程序，而软件开发者可免除开发驱动 情况有所改观，在高级语言中用了库函数，实现 程序的工作，充分发挥自己的特长，把更多的精力 了一定程度上资源的共享，尤其是面向对象的方 投人到其核心产品的开发上．这样不但可避免重复 应用程序Ａ 应用程序Ｂ 开发，也提高了系统的开放性和可互操作性．基于 监控 ｒ 厂 ＯＰＣ技术的监控程序的系统构成如图２． １ ＯＰＣ技术简介 设备Ａ Ｉ Ｉ设备Ｂ 设备ｃ ｌ Ｉ设备Ｄ ＯＰＣ（ＯＬＥ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏ１）是用于过程 图１传统实时监控系统 控制的ＯＬＥ技术 卜 ，它是基于ＣＯＭ（ｃｏｍｐｅｎｅｎｔ Ｆｉｇ．１ Ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｏｂｊｅｃｔｍｏｄｅｌ，组件对象模式）的协议，是在工业 收稿日期：２００５—０３—２９ 基金项目：广西教育厅资助项目（桂教科研［２００３］２２） 作者简介：王文成（１９７１一），男，硕士，工程师，研究方向：自动化控制 维普资讯 http://www.cqvip.com
２９２ 桂林工学院学报 ２００６芷 ＯＰＣ服务器的主要目的就是为ＯＰＣ客户端程 序提供过程数据．只有ＯＰＣ服务器与被控对象通 讯，ＯＰＣ客户端程序只能访问ＯＰＣ服务器，与服 务器进行数据通讯．服务器可以在与应用程序计 算机相同的本地计算机上运行，也可以在与应用 程序计算机不同的远程计算机上运行． ２．２ ＯＰＣ代理一占位ＤＬＬ 图２基于ＯＰＣ技术的监控系统 Ｆｉｇ．２ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯＰＣ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＯＰＣ技术是在自动化硬件和软件供应商与微 软公司合作的基础上定义的一种接口技术，为了 追求最好的兼容性，ＯＰＣ应用程序一般都用ＶＢ来 控制过程中基于微软公司的ＯＬＥ／ＣＯＭ通信标准逐 开发．但是ＶＢ的ＯＰＣ应用程序是运行在与ＯＰＣ 渐发展起来的一种接口技术．该标准极大地提高 服务器不同的计算机进程空间，所以不能直接调 了自动化系统、现场设备系统、商业办公系统之 用ＯＰＣ服务器的接口进行数据交换，需要通过代 间的互操作性．ＯＰＣ为诸如ＤＣＳ、ＰＬＣ、智能仪表 理一占位ＤＬＬ并利用操作系统提供的通信功能进 的数据服务器定义了建立在ＯＬＥ组件技术上的标 行数据交换．按照ＣＯＭ的术语定义，代理是起着 准的对象、方法和属性，通过该服务器，标准支 代表别的组件作用的意思．首先在应用程序侧， 持ＯＬＥ的客户机就可以与系统通信．ＯＰＣ技术采 代理把向ＯＰＣ服务器接口传递的数据进行格式变 用Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ模型，其关系如图３所示． 换．然后在ＯＰＣ服务器侧，占位把ＯＰＣ客户程序 ＯＰＣ接口可用于应用程序的许多方面，在ｃｌｉ— 送来的数据的格式变换解除，同时也对返回到客 ｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ结构中，同一个客户程序可以访问多个 户程序的数据进行格式变换．实际上ＯＰＣ代理一 服务器，同一个服务器也可以同时为多个客户服 占位ＤＬＬ是同一个ＤＬＬ，随着被设置的计算机的 务．实际上，服务器提供标准的ＯＰＣ接口，客户 不同，起着代理的作用或者占位的作用． 通过接口访问服务器中的数据对象，在服务器端， ２．３ ＯＰＣ自动化包装ＤＬＬ 应能提供ＯＰＣ接口的具体实现；客户端也应按照 一般来说，ＯＰＣ服务器是用ｃ＋＋开发的，这 ＯＰＣ标准定义访问服务器上的数据对象的接口． 样能够使数据传送性能达到最高，但它只提供定 ＯＰＣ规范可以应用在许多应用程序中，如它们可 制接口．而用ＶＢ语言开发的应用程序却要求ＯＰＣ 以应用于从ＳＣＡＤＡ或者ＤＣＳ系统的物理设备中获 自动化接口．为了让ＶＢ的客户应用程序可以使用 取原始数据的最低层，它们同样可以应用于从 ＯＰＣ自动化接口，使用ＯＰＣ自动化包装ＤＬＬ，将 ＳＣＡＤＡ或者ＤＣＳ系统中获取数据到应用程序中． ＯＰＣ定制接口变换成ＯＰＣ自动化接口，从而可以 实际上，ＯＰＣ设计的目的就是从网络上某节点获 对ＯＰＣ服务器进行访问． 取数据． ２．４ ＯＰＣ应用程序 一２ 用ＶＢ开发、基于ＯＰＣ技术的实 时监控系统 ２．１ ＯＰＣ服务器 般来说，ＯＰＣ应用程序使用ＶＢ语言，根据 用户的不同任务而开发，实现对由ＯＰＣ服务器提 供的数据源进行访问．ＯＰＣ服务器、ＯＰＣ代理一 占位ＤＬＬ以及ＯＰＣ包装ＤＬＬ等控制设备制造商或 远程 服务器 本地或 ｘ＇／／１ ＮｏＰｃ￣ｕ ＯＰＣ —￣一ｔ３ＤＡ ｌ 抠Ｉ／Ｏ 圈ｖｏ ＡｓＣ系统图３ ＯＰＣ Ｃｌｉｅｎｔ／Ｓｅｒｖｅｒ关系 Ｆｉｇ．３ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｃｌｉｅｎｔ ａｎｄ￣ｉｗｅｒ ｉｎ ＯＰＣ 维普资讯 http://www.cqvip.com
第２期 王文成等：基于ＯＰＣ技术的实时监控系统的设计与实现 者软件供应商都可提供，因此基于ＯＰＣ技术 （３）设置ＯＰＣ ＳＥＲＶＥＲ，建立ＯＰＣ ＳＥＲＶＥＲ 的实时监控系统只需要用ＶＢ开发ＯＰＣ应用程序 与ｓ７—３００ＰＬＣ的连接． 即可． （４）设置ＯＰＣ包装ＤＬＬ，以便在ＶＢ中可以 ３ 实时监控系统的组成及软件实现 使用ＯＰＣ自动化对象（图６）． 以某大学信息与控制工程中心的过程控制实 验设备实时监控系统（图４）为例，控制器采用 西门子公司的Ｓ７—３００ＰＬＣ，ＯＰＣ服务器运行在ＰＣ 工作站上，用西门子ＣＯＭＬ ｓ７软件配置，ｓ７— ３００ＰＬＣ采用ＣＰ３４３—１通信模块，用ｓ７ ＣＯＮＮＥＣＴ 协议与ＯＰＣ服务器通信，过程控制实验装置的温 度、压力及开关量信号被传送到ＯＰＣ服务器上， ＯＰＣ应用程序通过ＯＰＣ协议对ＯＰＣ服务器上的数 据进行读写操作．ＯＰＣ应用程序可以与ＯＰＣ服务 图６设置ＯＰＣ包装ＤＬＬ 器运行在一台ＰＣ工作站上，也可以运行在与ＯＰＣ Ｆｉｇ．６ Ｓｅｔｔｉｎｇ ＯＰＣ ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ ｗｒａｐｐｅｒ 服务器同一网段的任一台ＰＣ工作站上，从而可以 ３．２ ０ＰＣ应用程序的编写 实现远程监控． 本系统利用微软的ＶＢ开发ＯＰＣ自动化接口 ３．１ ＯＰＣ服务器的配置 的客户端应用程序 ｊ，使用ＯＰＣ数据访问自动化 （１）运行ＣＯＭＬ ｓ７，根据系统结构及ｓ７— 接口，进行同步方式和异步方式的数据读取和写 ３００硬件组态作相应配置 （图５）． 入．设计ＯＰＣ客户端应用程序时，必须能够实现 （２）设置通讯卡的ＳＡＰＩ ｓ７数据． 与ＯＰＣ服务器的连接和断开．ＯＰＣ客户端应用程 序就是通过与ＯＰＣ服务器的连接，获取现场设备 的数据项，通过对这些数据项的处理，实现对被 控对象的监控（图７）．由于客户端程序与ＯＰＣ服 务器连接后要占用服务器资源，所以如果不使用 图４过程控制实验装置实时监控系统的组成 ＯＰＣ时，必须进行ＯＰＣ连接断开．断开程序比较 Ｆｉｇ．４ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ 简单，释放资源即可（图８）． 初始化ＣＯＭ库 创建ＯＰＣ Ｊ］￣务器 建立与ＯＰＣ服务器连接 获取ＯＰＣ服务器接口 添加组对象 ｌ添加数据项对象Ｉ 设置项对象读写属性Ｉ 图５ ＰＣ服务器的配置 Ｆｉｇ．５ Ｄｅｐｌｏｙ ｏｆ ＯＰＣ ｓｅｒｖｅｒ 图７与ＯＰＣ服务器的连接流程 Ｆｉｇ．７ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｏ ＯＰＣ Ｓｅｒｖｅｒ 维普资讯 http://www.cqvip.com
桂林工学院学报 ２００６正 Ｉ 断开０Ｐｃ服务器 ＋ 取消项对象读写属性 ＋ 删除数据项 ＋ ４结语 ＯＰＣ技术是操作系统与工业控制软硬件相互 融合的产物，集成了操作系统的开放性与工业控 制系统的实时性，是一种观点和思路的创新．从 某种意义上来说，ＯＰＣ技术带来的不仅仅是更加 灵活和简易的结构和操作，而且也是今后工业控 制领域研究和开发的一种方向． 删除组对象 ＋ 删除ＯＰＣ服务器 图８断开ＯＰＣ服务器流程 Ｆｉｇ．８ Ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｔｏ ＯＰＣ Ｓｅｒｖｅｒ 参考文献： 程序编制完成后，经调试运行良好，图９为 系统运行界面． ［１］Ｔｈｅ ＯＰＣ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ．ＯＰＣ ｃｏｍｍｏｎ ｄｅｆｉｎｉｉｔｏｎｓ，ｖｅｒｓｉ０ｎ １．０ ［Ｚ］．Ｔｈｅ ＯＰＣ Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ，１９９８． ［２］日本ＯＰＣ协会．ＯＰＣ应用程序人门［Ｚ］．北京：ＯＰＣ （中国）促进委员会． ［３］崔坚，李佳．西门子工业网络通信指南［Ｍ］．北京：机 械工业出版社．２００４． ［４］张烈平，李勤，牛秦洲．ＯＰＣ数据存取的接口调用与软 件实现［Ｊ］．计算机应用研究，２００５，２２（１）：１６２— １６４． 图９系统运行界面 Ｆｉｇ．９ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ ｏｆ ｓｙｓｔｅｍ ｏｐｅｒａｔｉｎ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯＰＣ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＷＡＮＧ Ｗｅｎ－ｃｈｅｎｇ，ＮＩＵ Ｑｉｎ—ｚｈｏｕ （Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｇｕｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｇｕｉｌｉｎ ５４１００４，Ｃ ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＯＰＣ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＣＯＭ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ａｎｄ ａ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＯＰＣ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗｉｔｈ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｒ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｗｉｔｈ ＶＢ ｌａｎｇｕａｇｅ ｗｅｒｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｄｅｔａｉｌｅｄ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ ａｎｄ ｐｒｏｇｒａｍｓ ｏｆ ＯＰＣ ｏｎ ｔｈｅ ｂａｓｉｓ ｏｆ ＯＰＣ ｓｅｒｖｅｒ ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ ｂｙ ，ＣＯＭＬ Ｓ７ ｓｏｆｔｗａｒｅ，ｔｈｅｎ ｒｅａｌｔｉｍｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｒｅａｌｉｚｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅａｌｔｉｍｅ ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ＯＬＥ ｆｏｒ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ（ＯＰＣ）
