基于OPC XML-DA技術的服務器與客戶端實現(xiàn)

趙子龍，李　妮，周衛(wèi)斌，游國棟

(天津科技大學，天津 300222)

0　引　言

全球能源日益枯竭，環(huán)境污染問題逐步凸顯，可持續(xù)能源的開發(fā)、利用尤為重要，其中以風能為代表的風力發(fā)電技術越來越受到世界各國的高度關注。為了能夠高效、靈活地應用風能資源發(fā)電，使風電機組穩(wěn)定可靠運行，考慮采用風電場監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)解決該問題。系統(tǒng)主要對現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時采集、調(diào)節(jié)運行參數(shù)、查詢歷史數(shù)據(jù)以及故障報警。目前我國風電場SCADA系統(tǒng)的底層PLC監(jiān)控普遍采用國際標準OPC協(xié)議進行通信，該技術的應用在很大程度上解決了各工控PLC廠家之間通信難的問題。但是隨著工業(yè)監(jiān)控領域的發(fā)展，OPC的應用只局限于本地局域網(wǎng)，無法通過防火墻、不支持互聯(lián)網(wǎng)通信的弊病越發(fā)明顯[1]。本文重點分析了OPC XML-DA通信協(xié)議的開發(fā)，將其應用到SCADA系統(tǒng)中以實現(xiàn)可靠的遠程通信，解決現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)中OPC通信協(xié)議無法與互聯(lián)網(wǎng)連接的弊病。

1　OPC及OPC XML技術簡介

隨著工業(yè)信息技術的發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)中不同廠家的非標準通信方式導致系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及擴展性較差，不利于系統(tǒng)的后期拓展及維護，阻礙了工控行業(yè)的自動化、智能化發(fā)展。為了解決軟硬件設備之間的數(shù)據(jù)接口問題，OPC技術隨之產(chǎn)生。它將OPC客戶與服務器在物理上分開，減少硬件制造商和軟件開發(fā)商之間的依賴，極大地提高了雙方的工作效率；有效解決了工控行業(yè)復雜驅動程序造成的數(shù)據(jù)接口問題，減少資源浪費，提升通信質(zhì)量等[2]。

由于OPC DA技術不能滿足互聯(lián)網(wǎng)遠程監(jiān)控的需求，故OPC基金會推出OPC XML-DA規(guī)范著重解決OPC DA技術的集成性、通用性和開放性等問題。OPC XML規(guī)范根據(jù)Web Service整體概念，將OPC應用擴展到互聯(lián)網(wǎng)，使得企業(yè)能夠通過Internet發(fā)布OPC通信指令，為解決系統(tǒng)不能通過防火墻，僅限于本地局域網(wǎng)的問題提供了研究方向，從而高效實時地進行通信調(diào)度。

2　基于OPC XML-DA技術的監(jiān)控系統(tǒng)服務器與客戶端組成

傳統(tǒng)的風電場監(jiān)控系統(tǒng)由于采用OPC DA技術，故不支持互聯(lián)網(wǎng)通信，僅局限于本地局域網(wǎng)。因此，本文針對風電場監(jiān)控需求，提出采用基于OPC XML-DA技術的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，并且介紹了OPC XML-DA服務器及客戶端的具體組成。

2.1　OPC XML-DA服務器的組成

實現(xiàn)風電場的遠程在線監(jiān)控，關鍵是設計一個OPC XML-DA服務器，即在OPC DA服務器的基礎上進行二次開發(fā)，通過一個XML封裝器，將工控設備中已有的OPC DA服務器XML化，使系統(tǒng)在保持較高性能的同時滿足跨平臺集成的要求，并通過Internet傳遞數(shù)據(jù)[4]。

OPC XML-DA服務器與OPC DA服務器組成基本相同，由服務器對象(Server)、組對象(Group)和項對象(Item)組成。其中服務器對象提供數(shù)據(jù)源以及數(shù)據(jù)源訪問的方法，可以動態(tài)的創(chuàng)建或釋放組對象，由一個或多個OPC組對象及OPC瀏覽器對象組成。OPC組對象通過OPC項對象的集合進行數(shù)據(jù)訪問，滿足OPC應用程序要求的數(shù)據(jù)訪問方式，由一個或多個OPC項對象組成[5]。其中OPC服務器的框架結構如圖1所示。

圖1　OPCDA服務器的框架結構圖

OPC XML-DA服務器支持8種服務，具體類型有：Browse、Get Properties、Get Status、Read、Write、Subscribe、Subscription Cancel和Subscription Polled Refresh。

2.2　OPC XML-DA客戶端組成

根據(jù)風電場監(jiān)控系統(tǒng)的實際需求分析，OPC XML-DA客戶端可以對OPC XML-DA規(guī)定的8項基本服務進行管理操作，此外還具有報警、報表、曲線顯示等功能。

實現(xiàn)瀏覽OPC服務器的步驟包括：創(chuàng)建瀏覽器對象，通過該對象的接口獲得OPC服務器名稱列表，再添加OPC組對象及項對象，進行數(shù)據(jù)交換。讀取標簽數(shù)據(jù)。其具體實現(xiàn)過程如下：

(1)創(chuàng)建一個接口對象

Opc.IDiscovery discover=new OpcCom.ServerEnumerator();

(2)創(chuàng)建一個服務器對象，并實例化

Opc.Server[] servers=discover.GetAvailableServers(Specification.COM_DA_20, Dns.GetHostName(), null);

(3)連接服務器

KepServer.Connect();

(4)向服務器添加一個OPC組對象

registeredGroup=(Opc.Da.Subscription)KepServer.CreateSubscription(state);

(5)創(chuàng)建數(shù)據(jù)項item數(shù)組對象

Item[] items=new Item[ItemNum];

(6)向OPC組對象中添加OPC數(shù)據(jù)項item對象

registeredGroup.AddItems(items);

(7)讀取kep組中的數(shù)據(jù)

public void ReadItemValue()

{

ItemValueResult[] values=registeredGroup.Read(registeredGroup.Items);

foreach (ItemValueResult item in values)

{

if (item.Quality=Quality.Good)

{

DataDic[item.ItemName].DataQuality=true;

DataDic[item.ItemName].DataValue=System.Convert.ToInt32(item.Value);

}

else

{

DataDic[item.ItemName].DataQuality=false;

}

}

}

(8)寫入kep組中的數(shù)據(jù)

public void WriteItemValue()

{

int writeNum=0;

foreach (ItemDataClass itemData in DataDic.Values)

{

if (itemData.WriteOnce)

writeNum++;

}

if (writeNum > 0)

{

int tempcount=0;

ItemValue[] itemValue=new ItemValue[writeNum];

foreach (ItemDataClass itemData in DataDic.Values)

{

if (itemData.WriteOnce)

{

itemValue[tempcount]=new ItemValue(itemData.DataItem);

itemValue[tempcount++].Value=itemData.DataValue;

itemData.WriteOnce=false;

}

}

registeredGroup.Write(itemValue);

}

}

}

(9)斷開服務器連接

KepConnected=false;

3　結束語

本文簡要介紹了OPC XML技術及其實際應用。工業(yè)現(xiàn)場設備可以通過開發(fā)OPC XML-DA服務器和OPC XML-DA客戶端實現(xiàn)企業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控，結合本地局域網(wǎng)監(jiān)控，實現(xiàn)線上、線下雙重監(jiān)控，提高了監(jiān)控質(zhì)量和管理效率，使系統(tǒng)高效、經(jīng)濟、安全的運行。

參考文獻：

[1]宋國輝.基于OPC XML-DA技術及.NET平臺的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計[D].蘭州：蘭州理工大學, 2012.

[2]王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)及其應用(第二版)[M].北京：電子工業(yè)出版社, 2010.

[3]盧建剛,方弢,許鋒,王智,孫優(yōu)賢.基于XM L技術的分布式現(xiàn)場總線遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計[J].信息與控制, 2004,05(33):609-613.

[4]戚中奎,林果園,孫統(tǒng)風.OPC數(shù)據(jù)訪問服務器的研究與實現(xiàn)[J].計算機工程與設計, 2011,04(32):1517-1520.

[5]馬亮,張志鴻.OPC DA服務器的設計與實現(xiàn)[J].微計算機信息, 2008,09(24):228-230.