時間:2009-01-08 11:49:35來源:zhangting
1 引言
隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展以及自動化系統(tǒng)集成度的不斷提高,工業(yè)自動化系統(tǒng)軟件取得了長足的發(fā)展與進(jìn)步。然而,工業(yè)系統(tǒng)中設(shè)備數(shù)量的不斷增加和現(xiàn)場信息交互共享能力要求的不斷提高,傳統(tǒng)的智能設(shè)備之間及智能設(shè)備與控制系統(tǒng)之間采用專門驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)信息共享的通訊方式已不能滿足工業(yè)控制系統(tǒng)的發(fā)展需要。因此,為了能夠解決工業(yè)系統(tǒng)硬件設(shè)備的升級改變?yōu)檐浖到y(tǒng)帶來的不便,更好的實現(xiàn)不同設(shè)備廠家硬件產(chǎn)品的集成互連,增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性與可靠性,工業(yè)自動化軟件接口的標(biāo)準(zhǔn)化、統(tǒng)一化成為工業(yè)控制領(lǐng)域必須面臨的一個問題。
為了能夠使得自動化軟件的開發(fā)具有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn),dde(動態(tài)數(shù)據(jù)交換:dynamic data exchan-ge)、opc(基于過程控制的鏈接與嵌入:ole for process control)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用為不同的自動化程序系統(tǒng)之間能夠?qū)崿F(xiàn)簡單交互、無縫互連做出了巨大的貢獻(xiàn)。
2 dde與opc技術(shù)的工作機(jī)制
2.1 dde技術(shù)的工作機(jī)制
dde是為在同一臺計算機(jī)或不同計算機(jī)上運(yùn)行的程序提供動態(tài)數(shù)據(jù)交換,最早由microsoft 公司提出的。動態(tài)數(shù)據(jù)交換(dde)技術(shù)由于其具有實時性好、網(wǎng)絡(luò)通信連接實現(xiàn)方便等特點,在控制軟件與信息網(wǎng)絡(luò)集成中得到了廣泛應(yīng)用。
動態(tài)數(shù)據(jù)交換基于windows消息機(jī)制,各應(yīng)用程序間通過傳遞消息進(jìn)行對話交換信息。windows dde消息傳遞采用client/server模式,客戶(client)是數(shù)據(jù)的請求和接受者,而服務(wù)器(server)是數(shù)據(jù)的提供者,兩者之間通過請求、應(yīng)答、傳輸三個步驟來完成數(shù)據(jù)的傳送。dde協(xié)議使用服務(wù)(service)、主題(topic)和數(shù)據(jù)項(item)三級命名來標(biāo)識dde所傳遞的數(shù)據(jù)單元。一般情況下,服務(wù)(service)就是應(yīng)用程序的文件名,主題是對服務(wù)器有意義的信息單元。每次dde客戶與服務(wù)程序之間的對話都是先由客戶啟動的,所以在每次客戶啟動之前,dde服務(wù)器應(yīng)當(dāng)首先投入運(yùn)行。
當(dāng)客戶程序需要向服務(wù)器程序請求數(shù)據(jù)時,客戶程序發(fā)送一條wm-dde-initiate消息給當(dāng)前運(yùn)行的所有windows應(yīng)用程序,這條消息不但包含了它所需要的服務(wù)器名(service)和主題名(topic),而且指明了它所希望的數(shù)據(jù)類型,收到wm-dde-initiate消息的應(yīng)用程序通過判別服務(wù)器名和會話主題決定是否應(yīng)答,一旦dde服務(wù)器響應(yīng)了這條被傳播的消息,dde會話就開始了。
dde的工作方式有冷連接(cool link)、溫連接(warm link)和熱連接(hot link)等3種。在冷連接方式下,當(dāng)server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后不主動通知client,但client可以隨時從server讀寫數(shù)據(jù);在溫連接方式下,當(dāng)server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后馬上通知client,client得到通知后將數(shù)據(jù)取回;在熱連接方式下,當(dāng)server中的數(shù)據(jù)發(fā)生變化后馬上通知client,同時將變化的數(shù)據(jù)直接送給client。
dde的網(wǎng)絡(luò)形式稱為netdde,它包含了dde的全部特征,是動態(tài)數(shù)據(jù)交換(dde)的擴(kuò)充,可以在跨越網(wǎng)絡(luò)的計算機(jī)之間使用。采用netdde后,兩個或更多網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用能夠通過dde共享來建立網(wǎng)絡(luò)上不同工作站之間的連接,從而實現(xiàn)站站之間的動態(tài)信息共享。
2.2 opc技術(shù)的工作機(jī)制
在opc技術(shù)出現(xiàn)以前,dde技術(shù)是絕大多數(shù)控制系統(tǒng)都支持和采用的數(shù)據(jù)交換方式。但是,由于dde是基于windows信息傳遞而建立的技術(shù),因此,當(dāng)通信量較大時,就會出現(xiàn)數(shù)據(jù)刷新速度慢、安全性管理機(jī)制差、可靠性能低等現(xiàn)象,從而就有可能致使dde客戶程序在較長時間內(nèi)得不到回應(yīng)。和dde 技術(shù)相比,基于com和dcom技術(shù)的opc技術(shù)具有數(shù)據(jù)傳送性能高、 安全性管理性能好、開發(fā)成本低等特點。
最初階段的opc規(guī)范是由opc基金會的先驅(qū)fisher-rosemount、rockwell、opto 22、intellution、intuitive technology公司于1996年8月發(fā)布的,目前opc基金會成員在全球已超過300多個,其中包括世界上幾乎所有主要的控制系統(tǒng)、儀器儀表、過程控制系統(tǒng)生產(chǎn)廠家。
opc以ole/com/dcom技術(shù)為基礎(chǔ),是ole(object linking and embedding)for process control的縮寫,是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用。與dde一樣,opc也采用client/server模式。opc服務(wù)器是數(shù)據(jù)源的提供者,數(shù)據(jù)源可以是plc、dcs、條形碼讀取器等控制設(shè)備,隨控制系統(tǒng)的構(gòu)成不同,作為數(shù)據(jù)源的opc服務(wù)器既可以是和opc應(yīng)用程序在同一臺計算機(jī)上運(yùn)行的本地opc服務(wù)器,也可以是在另外計算機(jī)上運(yùn)行的遠(yuǎn)程opc服務(wù)器。opc客戶是數(shù)據(jù)的使用者,它按照opc接口規(guī)范從opc服務(wù)器獲取所需要的數(shù)據(jù)。
opc服務(wù)器主要包括三部分:服務(wù)器(server)、組(group)和數(shù)據(jù)項(item)。服務(wù)器對象保存服務(wù)器和服務(wù)器作為opc組對象容器的所有信息。opc組對象包括公共組和局部組(私有組)兩種,公共組由多個客戶共享,局部組只隸屬于一個opc客戶。一個組可能代表一個特殊設(shè)備的數(shù)據(jù)項,opc 客戶可以通過組對象來讀寫數(shù)據(jù),并可以設(shè)定opc服務(wù)器應(yīng)該提供給opc client數(shù)據(jù)的更新速率。opc 數(shù)據(jù)項是讀寫數(shù)據(jù)的最小邏輯單位(在實際應(yīng)用中,可能是物理設(shè)備的寄存器或寄存器的某一位),其數(shù)據(jù)值以variant形式表示,每個數(shù)據(jù)項包括值(value)、品質(zhì)(quality)和時間戳(time stamp)3個變量。在一個組對象中,opc 客戶可以加入多個opc數(shù)據(jù)項。
opc客戶與opc服務(wù)器的接口有自定義接口(custom interface)和自動化接口(automation interface)兩種形式。自定義接口是一組com接口,主要用于采用c++語言的應(yīng)用程序開發(fā);自動化接口是自動化的ole接口,主要用于采用vb,delphi等基于腳本編程語言的應(yīng)用程序開發(fā)。對于客戶端應(yīng)用程序的開發(fā),采用自定義接口的方式運(yùn)行效率高,但開發(fā)難度較大;采用自動化接口的方式運(yùn)行效率低,但開發(fā)簡單。這兩種接口與opc服務(wù)器的通信方式可用1圖所示。
圖1 自定義接口和自動化接口與opc服務(wù)器通信方式示意圖
對于分布式計算機(jī)上的opc客戶程序的開發(fā),opc標(biāo)準(zhǔn)采用dcom技術(shù)實現(xiàn)服務(wù)器和客戶程序的通訊。
opc的數(shù)據(jù)訪問主要有同步數(shù)據(jù)訪問和異步數(shù)據(jù)訪問兩種方式。同步數(shù)據(jù)訪問時,opc服務(wù)器在將按照opc應(yīng)用程序要求的數(shù)據(jù)返回之前,opc應(yīng)用程序一直處于等待狀態(tài),也就是說,同步方式的數(shù)據(jù)訪問在要求的動作沒有完成前不能執(zhí)行任何opc應(yīng)用程序側(cè)的處理。與之相比,異步方式的數(shù)據(jù)訪問在對opc服務(wù)器提出數(shù)據(jù)訪問要求后,立即返回到opc應(yīng)用程序側(cè)的主處理程序中,opc服務(wù)器完成數(shù)據(jù)訪問時通知opc應(yīng)用程序,opc應(yīng)用程序從而得到數(shù)據(jù)訪問結(jié)果。當(dāng)opc應(yīng)用程序采用自動化接口訪問opc服務(wù)器時,同步和異步數(shù)據(jù)操作分別由syncread、syncwrite和asyncread、asyncwrite四個opc組對象的方法函數(shù)來實現(xiàn)。
3 dde與opc技術(shù)應(yīng)用
當(dāng)前,dde、opc技術(shù)在許多世界著名的自動化廠家的i/o通訊服務(wù)器、scada等自動化軟件中都得到了體現(xiàn)。例如wonderware 公司的daserver和intouch、siemens公司的simatic net和wincc、 rockwell-ab公司的rslinx和rsview32等。其中daserver和rslinx既可作為opc server,又可作為dde server;wincc和rsview32則既可以作為opc client,又可作為dde client。同時,由于各家的軟件接口都合乎dde、opc接口規(guī)范標(biāo)準(zhǔn),所以,不同廠家的i/o通訊、scada等軟件產(chǎn)品也可以很方便的實現(xiàn)互連。
下面分別以wonderware 公司的intouch與daserver(dassidirect)、intouch與rockwell-ab公司的rslinx進(jìn)行dde通訊,siemens 公司的wincc 與simatic net 、wincc 與rslinx進(jìn)行opc通訊的方法為例說明dde、opc技術(shù)在工業(yè)自動化軟件的應(yīng)用情況。
dassidirect是wonderware 公司開發(fā)用于對siemens s7 200/300/400系列plc進(jìn)行以太網(wǎng)數(shù)據(jù)訪問的服務(wù)器軟件,支持dde、opc、suitlink、fastdde等通訊方式。當(dāng)客戶程序通訊接口與dassidirect的連接采用dde方式時,dassidirect 的數(shù)據(jù)訪問采用了節(jié)點名(node name)、應(yīng)用程序名(application name,此處為dassidirect)、主題名(topic name)和項目名(item name)的層次結(jié)構(gòu)。而當(dāng)通訊接口以opc方式與dassidirect連接時,dassidirect 的數(shù)據(jù)訪問則采用了節(jié)點名(node name)、服務(wù)器名(program name,此處為archestra.dassidirect.1)、組名(group name)、設(shè)備組名(device group)、連接名(link name)和項目名(item name)的層次結(jié)構(gòu)。各層次項可在dassidirect軟件界面中配置實現(xiàn)。
工程應(yīng)用時,需要在dassidirect管理界面smc archestra.dassidirect.1目錄下根據(jù)需要依次添加接口類型(tcp/ip)、接口處理器類型(s7 plc),并進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置,然后還要為device groups添加不同的topic以方便對不同變量的歸類管理。intouch標(biāo)簽變量對dassidirect的訪問是通過“訪問名”的設(shè)置來實現(xiàn)的,所以intouch中“訪問名”的設(shè)置必須和dassidirect軟件中的設(shè)置一一對應(yīng),例如,“訪問名”中“應(yīng)用程序名”應(yīng)設(shè)置為dassidirect,“訪問名”中“主題名”的設(shè)置應(yīng)和dassidirect中所添加的topic名稱完全一致。此外,intouch標(biāo)簽變量“項目名”的填寫也必須遵從dassidirect中item name的定義形式,例如對s7 plc數(shù)據(jù)塊地址word的訪問形如db11.w80,對數(shù)據(jù)塊地址dword的訪問形如db11.d80,對輸入/輸出位的訪問形式分別為i5.2/q7.5等。
和wonderware公司的dassid -irect一樣,rslinx也支持opc/dde兩種通訊方式。當(dāng)intouch和rslinx以dde方式進(jìn)行通訊時,首先需要在rslinx“dde/opc topic configuration ”對話框中添加新的topic,并建立該topic與要連接rslogix plc cpu之間的對應(yīng)關(guān)系,然后再對intouch中“訪問名”做相應(yīng)的配置。不過,此時“訪問名”中“應(yīng)用程序名”應(yīng)設(shè)置為rslinx,“訪問名”中的“主題名”則應(yīng)和在rslinx中所添加的topic名稱完全一致。而intouch標(biāo)簽變量“項目名”的填寫也應(yīng)遵從rslinx中item name的定義形式,例如對rslogix plc cpu中全局變量controller tags地址的訪問即為 plc變量地址的tag name,而對cpu中程序變量program tags地址的訪問則為program:
標(biāo)簽:
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