ОРС сервер

Назначение ОРС

OPC (OLE for Process Control)

OPC (OLE for Process Control) – набор повсеместно принятых спецификаций, предоставляющих универсальный механизм обмена данными в системах контроля и управления.
OPC технология обеспечивает независимость потребителей от наличия или отсутствия драйверов или протоколов, что позволяет выбирать оборудование и программное обеспечение, наиболее полно отвечающее реальным потребностям бизнеса.

Стандарт OPC разрабатывался с целью сократить затраты на создание и сопровождение приложений промышленной автоматизации. В начале 1990 года у разработчиков промышленного ПО возникла потребность в универсальном инструменте обмена данными с устройствами разных производителей или по разным протоколам обмена данными.

Суть OPC проста — предоставить разработчикам промышленных программ универсальный фиксированный интерфейс (то есть набор функций) обмена данными с любыми устройствами. В то же время разработчики устройств предоставляют программу, реализующую этот интерфейс (набор функций).

Версии ОРС

На данный момент последней версией спецификации OPC DA является версия 3.0, однако наиболее распространенной пока является версия 2.05a. Недавно разработанный стандарт OPC UA (Unified Architecture) унифицирует набор функций для обмена данными, регистрации событий, хранения данных, обеспечения безопасности данных.

OPC DA Version 2.05a

Наиболее широко используемая. В этом стандарте помимо синхронного обмена данными, введена поддержка асинхронного обмена данными. Асинхронный обмен данных позволяет продолжать выполнение программы без ожидания ответа устройства. Этот метод снижает нагрузку на сеть и должен быть рекомендован как основной. Получение данных реализуется с помощью callback-функции пользовательской программы, которая вызывается в момент прихода ответа от устройства.

OPC Unified Architecture

Спецификация OPC UA совмещает все преимущества предыдущих спецификаций и открывает новые горизонты для применения OPC-технологий. В частности, благодаря тому, что произошел отказ от использования COM-интерфейса, обеспечивается кросс-платформенная совместимость. Новый стандарт уже изначально позволяет обеспечить более высокий уровень безопасности данных, чем OPC DA. Кроме того, новая спецификация дает возможность организации передачи информации через сеть интернет.

Стандарты ОРС

Каждый стандарт ОРС описывает набор функций определенного назначения. В зависимости от потребностей, могут использоваться различные спецификации OPC. Самыми распространенными являются спецификации OPC DA и OPC HDA.

OPC DA (Data Access)

Обеспечивает обмен текущими данными. На основе данной спецификации создано большинство существующих на сегодняшний день OPC-серверов.

OPC HDA (Historical Data Access)

Предоставляет доступ к историческим данным. Использование этой спецификации позволяет представить архивные данные в универсальном формате как в простых системах визуализации, так и в сложных SCADA-системах.

OPC AE (Alarms & Events)

Спецификация создана для контроля за различными событиями, например, выходом значения за какие то границы, обрыве сигнала, действиями операторов т.д..

OPC Batch

Применяется в задачах управления технологическими последовательностями (в соответствии со стандартом S88.01)

OPC DX (Data eXchange)

Была разработана для создания механизмов обмена данными между оборудованием и программным обеспечением различных производителей. Основное назначение данной спецификации  обеспечить возможность создания шлюзов.

OPC Security

Предоставляет инструмент для разграничения прав доступа клиентов к информации через OPC-сервер.

OPC XML-DA (XML-Data Access)

Позволяет производить обмен данными через HTTP.

OPC UA (Unified Architecture)

Новая спецификация разрабатывалась более пяти лет и является огромным шагом вперед. В течение ближайших пятнадцати лет она должна постепенно вытеснить используемые сейчас спецификации OPC.
OPC UA совмещает в себе функционал ранее созданных спецификаций DA, А.Е. и HDA и обладает рядом дополнительных преимуществ. Новая спецификация обеспечивает возможность работы с серверами данных через сеть Internet и полную кросс-платформенную совместимость.
На настоящий момент происходит окончательная доработка спецификации, и создаются первые экспериментальные разработки.

Уровни управления АСУ предприятия

Исходя из области применения OPC-серверов в АСУ предприятия различают несколько уровней управления:

  • нижний уровень — полевые шины (fieldbus) и отдельные контроллеры;
  • средний уровень — цеховые сети;
  • уровень АСУ ТП — уровень работы систем типа SCADA;
  • уровень АСУП — уровень приложений управления ресурсами предприятия.

Каждый из этих уровней может обслуживаться OPC-сервером, поставляя данные OPC-клиенту на более высоком уровне или даже «соседу».

История создания и развитие

До появления стандарта OPC, если производитель оборудования выпускал новое устройство, всем разработчикам клиентских приложений, кто хотел бы обеспечить работу с данным оборудованием, также приходилось выпускать новый клиентский драйвер. Тысячи людей, работающих над созданием систем автоматизации технологических процессов, были заняты обеспечением поддержки того или иного оборудования для выпускаемых ими SCADA (Supervisory, Control And Data Acquisition) или HMI (Human Machine Interface) систем. Справедлива и обратная ситуация, когда производитель оборудования, не имея достаточного авторитета, был вынужден сам договариваться с несколькими известными разработчиками программного обеспечения о включении драйвера его оборудования в комплект поставки той или иной SCADA-системы. При невозможности последнего варианта производителю приходилось самому писать программное обеспечение или заказывать его у специализированной фирмы, тем самым распыляя свои силы и уменьшая область применения выпускаемых им приборов.

Разработка стандарта OPC стала важным шагом, призванным, с одной стороны позволить разработчикам оборудования и SCADA-систем сконцентрировать свои усилия на улучшении основного функционала выпускаемых ими продуктов, а с другой – обеспечить масштабируемость и взаимозаменяемость программных и аппаратных средств для конечного пользователя.
Однажды созданный OPC-сервер позволяет подключать устройство к широкому кругу программного обеспечения, поддерживающего спецификацию OPC. Таким образом,  интегратор становится независим от производителей оборудования, а производитель оборудования больше не зависит от разработчиков программного обеспечения.

Зарождением стандарта OPC необходимо считать начало 90-х годов, когда группа называющая себя WinSEM (Windows in Science, Engineering and Manufacturing) и объединяющая компании, работающие в сфере автоматизации промышленных процессов, поставила задачу выработать унифицированные стандарты, позволяющие использовать OLE в задачах контроля промышленных процессов. Дело в том, что до появления в 1992 году OLE 2.0 стандартным механизмом обмена данными между приложениями Windows был DDE (Dynamic Data Exchange). К сожалению, данный механизм не предусматривал обмена через сеть и отличался низкой пропускной способностью, что было критичным для многих приложений, нуждавшихся в низких временных задержках.

В марте 1995 года появился первый документ, в котором были определены ключевые спецификации будущей OPC-технологии. После публикации документа дальнейшие работы над ним продвигались достаточно неспешно, в то же время, потребность в новой технологии уже стояла достаточно остро. Тогда из WinSEM выделилось пять компаний, поставивших перед собой задачу разработать первый вариант нового стандарта и передать его на открытое рассмотрение. В 1996 году была выпущена первая версия спецификации OPC. В течение 1996 года проводится ряд семинаров в США, Англии и Японии, в ходе которых заинтересованных разработчиков знакомят с предлагаемым стандартом.

Учитывая мнение большинства компаний, работающих в сфере промышленной автоматизации, было принято решение о том, что контроль и развитие спецификации OPC должен управляться независимой некоммерческой организацией. Такой организацией стала OPC Foundation, презентация которой состоялась на выставке ISA 1996 в Чикаго. Окончательная редакция спецификации OPC DA (Data Access) версии 1.0A  появилась в 1997 году. Затем в 1998 году разрабатывается спецификация OPC AE версии 1.0 и OPC DA версии 2.0.

Развитие OPC-технологии

Сегодня сложно встретить SCADA-систему без поддержки хотя бы OPC DA спецификации. В состав OPC Foundation, организации координирующей разработку и поддержку технологии OPC, входит около 450 организаций. При этом разработкой OPC-серверов занимаются не только члены OPC Foundation, но и множество других разработчиков (необходимо отметить, что все описания стандартов OPC, примеры программного кода, а также документы, касающиеся разрабатываемых стандартов доступны только организациям, входящих в состав OPC Foundation).

Подводя итоги, можно еще раз выделить основные преимущества от применения OPC-технологий.

  1. Применение программного обеспечения, отвечающего спецификациям OPC, обеспечивает независимость потребителей от наличия или отсутствия драйверов или протоколов, что позволяет выбирать оборудование и программное обеспечение, наиболее полно отвечающее реальным потребностям бизнеса.
  2. OPC-технология позволяет организовать информационный обмен данными между OPC-сервером и OPC-клиентом по локальной вычислительной сети предприятия. В ряде случаев это дает возможность минимизировать затраты на создание АСУ ТП.
  3. Применение спецификации OPC при проектировании систем автоматизации исключает конфликты доступа к оборудованию. Становится возможным использовать несколько OPC-клиентов для получения данных из одного источника.

Многие производители оборудования понимают выгоды от создания OPC-серверов для своих приборов. Появляется все большее количество разнообразных цифровых устройств, поставляемых с OPC-серверами. К сожалению, необходимо констатировать факт, что многие из этих OPC-серверов не способны обеспечить все преимущества, которые дает использование OPC-технологий. Можно даже привести примеры, когда такие OPC-серверы показывают неустойчивую работу и плохую совместимость с некоторыми широко распространенными SCADA-системами уважаемых компаний.

Это вызвано тем, что решение о самостоятельном выпуске OPC-сервера всегда связано с большим риском. OPC-сервер – это достаточно сложный в реализации программный продукт, требующий от разработчиков высокого уровня квалификации.
Большинство фирм, разрабатывающих продукты на базе OPC-технологий длительное время, знают о многих подводных камнях, которые необходимо обходить при создании OPC-сервера. Поэтому прогнозируемая экономия средств от самостоятельной разработки для многих производителей оборудования в реальности оборачивается дополнительными расходами и подпорченной репутацией.

В целом, можно смело говорить о том, что технология OPC уже стала мировым стандартом в области автоматизации технологических процессов. С каждым годом все большее количество оборудования поставляется с OPC-серверами. Сама технология OPC находится в процессе постоянного совершенствования и оптимизации, новые версии стандарта расширяют сферу применения продуктов, поддерживающих спецификации OPC и, если в современном мире наличие у прибора OPC-сервера является опциональным, то вероятно в ближайшие десять лет это станет правилом хорошего тона.

Универсальный OPC-сервер

Fastwel UniOPC Server является приложением Windows, обеспечивающим доступ через интерфейс OPC Data Access к нестандартному оборудованию, не имеющему специализированных OPC-серверов. Адаптация сервера к конкретному оборудованию требует программирования со стороны пользователя на языке C++, однако трудоемкость кодирования в части обеспечения OPC-доступа значительно ниже, чем в большинстве универсальных пакетов, предназначенных для разработки OPC-серверов. В то же время UniOPC имеет некоторые ограничения, поэтому, прежде чем принимать окончательное решение, рекомендуется внимательно ознакомиться с бесплатной демо-версией, позволяющей создать и протестировать полнофункциональный проект до покупки лицензии.

Разработанный на базе UniOPC конкретный OPC-сервер состоит из универсальной оболочки (исполняемого файла), реализующей OPC-интерфейсы, и написанной пользователем динамической библиотеки (DLL), которая снабжает сервер данными. Несколько примеров таких DLL разной степени сложности включены в комплект поставки сервера, поэтому при написании своего кода рекомендуется взять за основу один из этих примеров.

Со стороны пользовательской DLL UniOPC позволяет:

  • Определить структуру иерархического пространства тегов
  • Публиковать значения тегов
  • Управлять качеством и временными метками (timestamp) тегов
  • Осуществлять запись тегов, вызывая пользовательские функции обратного вызова (callback) в DLL.

Со стороны графического интерактивного интерфейса пользователя UniOPC позволяет:

  • Просматривать иерархическое пространство тегов
  • Наблюдать значения, временнные метки и признаки качества тегов в реальном времени
  • Сохранять и восстанавливать конфигурацию сервера.

Сервер поддерживает следующие типы данных:

  • Логические (да/нет)
  • Целые числа (32р)
  • Числа с плавающей точкой (float 32р)
  • Строки символов (со стороны DLL - ASCII)

Разработка пользовательской DLL производится в среде Microsoft Visual C++ (в комплект поставки входят проекты для VC++ 6.0). Разработка в других средах (например, Borland C++) и на других языках программирования (например, Pascal и Assembler) в принципе допустима.

Fastwel UniOPC Server поддерживает интерфейс OPC Data Access 2.0 и может использоваться совместно с различными пакетами программ класса SCADA/HMI.

Предоставляемая демонстрационная версия позволяет до приобретения лицензии ознакомиться с функциональными возможностями сервера, в том числе в конкретном проекте, без ограничений времени работы и количества тегов. Единственным ограничением является отсутствие возможности сохранения и загрузки конфигурации сервера.

OPC-сервер для CAN (Controller Area Network)

Fastwel CAN OPC Server является приложением Windows, обеспечивающим обмен данными с узлами сети CAN через интерфейс OPC Data Access. Текущая версия сервера подключается к сетям CAN посредством любых CAN-адаптеров фирмы IXXAT (через программный интерфейс VCI V2) и/или адаптера PCAN-USB фирмы PEAK Systems Technik.

Сервер может применяться в сетях CAN с произвольными протоколами прикладного уровня, основанными на передаче данных реального времени широковещательными сообщениями, а также поддерживает следующие типы коммуникационных объектов, определенные спецификацией DS-301 CANopen Application Layer and Communication Profile specification:

  • RxPDO (входящий коммуникационный объект) - сообщение, получаемое сервером по сети, и позволяющие принимать до 8-ми байт данных от удаленного узла-источника сообщения.
  • TxPDO (исходящий коммуникационный объект) - сообщение, передаваемое сервером в сеть, и позволяющее записывать до 8-ми байт данных в один или несколько узлов CAN.
  • SYNC - синхронизирующее сообщение, передаваемое сервером в сеть для инициации цикла обмена данными.

Fastwel CAN OPC Server:

  • Позволяет пользователю создавать, сохранять и редактировать конфигурационную информацию, описывающую сегменты сети CAN и структуру передаваемых и принимаемых сообщений.
  • Обеспечивает возможность отображения создаваемых OPC-тегов на поля данных сообщений CAN с точностью до бита.
  • Выполняет преобразование данных, передаваемых по сети CAN, в переменные-теги типов Boolean, Integer8, Integer16, Integer32, Unsigned8, Unsigned16, Unsigned32, Real, Double.
  • Содержит встроенную утилиту автономного мониторинга сетевых сообщений без использования OPC-клиентов.
  • Облегчает создание конфигурации сервера на основе реального траффика, зафиксированного встроенной утилитой автономного мониторинга сети.
  • Предоставляет пользователю возможность управления признаком качества тегов (OPC Quality) на основе задаваемого максимального допустимого периода каждого сообщения.

Fastwel CAN OPC Server поддерживает интерфейс OPC Data Access 2.0 и может использоваться совместно с различными пакетами программ класса SCADA/HMI.

Предоставляемая демонстрационная версия позволяет до приобретения лицензии ознакомиться с функциональными возможностями сервера, в том числе в конкретном проекте, без ограничений времени работы и количества тегов. Единственным ограничением является отсутствие возможности сохранения и загрузки конфигурации сервера.

OPC-сервер для сетей Modbus RTU/ASCII (поверх RS-485) и Modbus TCP

Fastwel Modbus OPC Server является приложением Windows, обеспечивающим программный доступ к узлам сетей Modbus RTU/ASCII и Modbus TCP через интерфейс OPC Data Access. Сервер реализует функции мастера протоколов Modbus RTU/ASCII и Modbus TCP, выполняя операции чтения и записи данных между компьютером, на котором он установлен, и подчиненными узлами сети. Сервер предоставляет возможность одновременного обмена данными с подчиненными узлами сетей Modbus RTU/ASCII и Modbus TCP, и поддерживает следующие типы объектов прикладного уровня протокола Modbus:

  • Input Register (входной регистр) - объект, доступный только для чтения и представляющий 16-разрядное значение из области выходных данных подчиненного узла сети Modbus.
  • Holding Register (выходной регистр) - объект, доступный для записи и чтения, и представляющий 16-разрядное значение в области входных данных подчиненного узла сети Modbus.
  • Discrete Input (дискретный вход) - объект, доступный только для чтения и представляющий битовое поле в области выходных данных подчиненного узла Modbus.
  • Coil (дискретный выход) - объект, доступный для записи и чтения, и представляющий битовое поле в области входных данных подчиненного узла Modbus.

Fastwel Modbus OPC Server:

  • Позволяет пользователям создавать, сохранять и редактировать конфигурационную информацию, описывающую подчиненные узлы Modbus и объекты данных в узлах, подлежащие чтению и записи.
  • Предоставляет OPC-клиентам возможность обмениваться данными с узлами сети Modbus.
  • Оптимизирует операции чтения и записи групп регистров и входов/выходов, имеющих смежные адреса в адресном пространстве каждого подчиненного устройства сети.
  • Обеспечивает прямое и обратное преобразование сетевых данных в типы Integer, Long, Float, Bit, Word и String.

Fastwel Modbus OPC Server поддерживает интерфейс OPC Data Access 2.0 и может использоваться совместно с различными пакетами программ класса SCADA/HMI.

Предоставляемая демонстрационная версия позволяет до приобретения лицензии ознакомиться с функциональными возможностями сервера, в том числе в конкретном проекте, без ограничений времени работы и количества тегов. Единственным ограничением является отсутствие возможности сохранения и загрузки конфигурации сервера.

Сообщение успешно послано!

Мы свяжемcя с вами в ближайщее время!

Закрыть

Отправка Сообщения

Фамилия Имя:
Компания:
E-mail:
Телефон:
Сообщение: