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顯然，OPC DX只是定義了一套不同廠家的設(shè)備和控制系統(tǒng)基于系統(tǒng)管理層進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的接口標(biāo)準(zhǔn)，并不替代各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線的作用^[4]。因此，OPC DX將與現(xiàn)場(chǎng)總線以及工業(yè)以太網(wǎng)共存在自動(dòng)化控制網(wǎng)絡(luò)中。

3  OPC DX服務(wù)器的結(jié)構(gòu)模型

     OPC DX服務(wù)器的實(shí)際上是與OPC DA服務(wù)器兼容的功能擴(kuò)充服務(wù)器^[6],它增加了如下幾個(gè)

    （1） DX數(shù)據(jù)庫:在DX服務(wù)器的地址空間里維護(hù)DX數(shù)據(jù)庫，用于描述DX服務(wù)器、DX連接的狀態(tài)以及源服務(wù)器；

    （2） 組態(tài)接口:OPC DX通過該接口實(shí)現(xiàn)增加、修改、刪除DX連接和源數(shù)據(jù)服務(wù)器等操

    （3） 源數(shù)據(jù)存取:DX服務(wù)器通過源數(shù)據(jù)存取組件訂閱源數(shù)據(jù)，DX服務(wù)器支持訂閱多種源服務(wù)器類型；

    （4）運(yùn)行期間操作：運(yùn)行期間操作包括源數(shù)據(jù)項(xiàng)向目標(biāo)項(xiàng)的復(fù)制、更新等，并規(guī)定了源數(shù)據(jù)的訂閱的開始、停止、操作失敗后的動(dòng)作等；

    （5）對(duì)控制與監(jiān)視的支持：該功能專門用于DX服務(wù)器、源服務(wù)器和一些獨(dú)立的DX連接作運(yùn)行期間控制和監(jiān)視的DA項(xiàng)，這些項(xiàng)通過DX服務(wù)器的DA接口訪問。          

圖2顯示了其總體架構(gòu)，在這里OPC DX服務(wù)器實(shí)際上扮演了3種角色:

    (1)它要實(shí)現(xiàn)OPC DA服務(wù)器的功能，OPC DX服務(wù)器為組態(tài)客戶端提供了OPC DA接口來瀏覽和訪問數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、OPC服務(wù)器、或者是其它相連的數(shù)據(jù)源；

    (2)作為OPC DX服務(wù)器，OPC DX增加了服務(wù)器組態(tài)和管理的標(biāo)準(zhǔn)接口，使得任何供應(yīng)商提供的OPC DX服務(wù)器組態(tài)工具可以方便地增加、修改、和刪除DX連接，建立源項(xiàng)和目標(biāo)項(xiàng)的連接

    (3)OPC DX服務(wù)器還作為源數(shù)據(jù)存取實(shí)體，管理DX數(shù)據(jù)庫, OPC DX服務(wù)器檢測(cè)所有的DX連接以決定其是否支持訪問來自源服務(wù)器的數(shù)據(jù)，如果支持，則訪問源服務(wù)器并傳輸數(shù)據(jù)。

4 基于OPC DX的數(shù)據(jù)交互的實(shí)現(xiàn)

    OPC DX實(shí)現(xiàn)異種網(wǎng)絡(luò)的橫向的數(shù)據(jù)交換，需要實(shí)現(xiàn)以下兩個(gè)主要的功能^[7]。首先，為了解決OPC DX目標(biāo)服務(wù)器如何從源服務(wù)器中獲取數(shù)據(jù)的問題，OPC DX服務(wù)器不但具有DA服務(wù)器所有的功能，而且OPC DX服務(wù)器內(nèi)還作為帶有DX接口OPC DA客戶端，負(fù)責(zé)向其他服務(wù)器讀取數(shù)據(jù)，這樣就消除了對(duì)中間件的依賴以及橋接技術(shù)給系統(tǒng)帶來的不穩(wěn)定因素。其次，為了建立數(shù)據(jù)橫向交互的聯(lián)系，要進(jìn)行DX組態(tài)配置接口和實(shí)時(shí)監(jiān)視接口的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)。圖3 顯示了OPC DX服務(wù)器內(nèi)DA服務(wù)器和客戶端的層次及OPC DX服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互原理，同時(shí)描述了利用通用組態(tài)工具建立兩個(gè)OPC DX服務(wù)器間通信聯(lián)系。

    OPC DX通過DX連接來描述數(shù)據(jù)從源項(xiàng)到目標(biāo)項(xiàng)的傳輸。DX連接由源項(xiàng)和目標(biāo)項(xiàng)的標(biāo)識(shí)、兩者間傳遞的特征數(shù)據(jù)、DX連接的描述性信息等多項(xiàng)屬性共同構(gòu)成，在服務(wù)器中表現(xiàn)為一些只讀的DA項(xiàng)，OPC DX組態(tài)客戶端可通過OPC DA接口對(duì)其組態(tài)配置、控制和監(jiān)視。DX連接的信息儲(chǔ)存在DX服務(wù)器中，用OPC DA地址空間中的枝或節(jié)點(diǎn)組成的邏輯組來代表DX連接。

    在DX接口的實(shí)現(xiàn)上，應(yīng)支持DA1.0、DA2.05、DA3.0等服務(wù)器類型，利用連接點(diǎn)的方式跟OPC服務(wù)器連接。另外，OPC DX服務(wù)器和客戶端總體還有以下功能和特點(diǎn)。

4.1 瀏覽源項(xiàng)、目標(biāo)項(xiàng)和DX數(shù)據(jù)庫

    組態(tài)客戶端利用OPC DA接口瀏覽所有OPC服務(wù)器中的源項(xiàng)和目標(biāo)項(xiàng)。通常，目標(biāo)項(xiàng)只能在DX服務(wù)器中，源數(shù)據(jù)項(xiàng)包含在OPC DA或OPC DX服務(wù)器中。組態(tài)客戶端按需要選擇源項(xiàng)和目標(biāo)項(xiàng)對(duì)DX連接組態(tài)，設(shè)置數(shù)據(jù)交互相關(guān)的屬性。選取數(shù)據(jù)源的時(shí)候，采用樹型的地址空間瀏覽方式，顯示OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)。

    OPC DX客戶端和服務(wù)器都必須能夠支持地址空間瀏覽功能。在OPC DA的實(shí)現(xiàn)中，服務(wù)器地址瀏覽功能只是可選的，而在DX服務(wù)器連接的組態(tài)中，被讀的項(xiàng)必須由服務(wù)器地址空間瀏覽來記錄。

    OPC DA客戶端通過OPC DA瀏覽接口瀏覽DX服務(wù)器的DX數(shù)據(jù)庫，利用瀏覽路徑方式直接構(gòu)造訪問DX連接的路徑，并且客戶端可以為DX連接構(gòu)造多條路徑。DX數(shù)據(jù)庫中還包含有OPC DX所支持的接口表列和源服務(wù)器地址。

4.2 組態(tài)

    DX組態(tài)客戶端設(shè)計(jì)成可選擇的瀏覽和監(jiān)視兩種模式。

    多個(gè)組態(tài)客戶程序可以同時(shí)對(duì)DX連接和DX數(shù)據(jù)庫中源服務(wù)器設(shè)置進(jìn)行組態(tài)和維護(hù)操作。DX連接、源服務(wù)器都設(shè)定有版本屬性，當(dāng)客戶程序增加或修改DX連接或源服務(wù)器時(shí)，給定了一個(gè)標(biāo)識(shí)符也就是版本，如果要修改或刪除項(xiàng)必須驗(yàn)證該標(biāo)識(shí)密碼，否則修改要求會(huì)被拒絕。

    DX服務(wù)器中的DX連接可以永久的存儲(chǔ)，服務(wù)器不斷的維護(hù)該數(shù)據(jù)信息。當(dāng)出現(xiàn)斷電情況下，重新啟動(dòng)機(jī)器以后，就可以使DX服務(wù)器之間的通信重新建立連接，立即恢復(fù)原來的狀態(tài)，這樣就保持操作的連續(xù)性。

4.3 橫向數(shù)據(jù)傳遞

    一旦DX連接組態(tài)完成，DX服務(wù)器就可以訪問源服務(wù)器，獲取源數(shù)據(jù)項(xiàng)的值。每個(gè)DX連接都有源數(shù)據(jù)列表，按照FIFO（先進(jìn)先出）的次序，更新目標(biāo)項(xiàng)。服務(wù)器啟動(dòng)時(shí)，用戶可以組態(tài)源數(shù)據(jù)項(xiàng)的上下限。如遇到DX組態(tài)的數(shù)據(jù)DX服務(wù)器無法識(shí)別，就按設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)類型轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。

    DX服務(wù)器負(fù)責(zé)管理源數(shù)據(jù)項(xiàng)到目標(biāo)項(xiàng)的更新過程。通常的過程是訂閱數(shù)據(jù)到達(dá)→復(fù)制數(shù)據(jù)。當(dāng)外界用戶需要使用“替代值”、“覆蓋值”時(shí)，文中采用如下開關(guān)真值數(shù)據(jù)流串并聯(lián)策略：

    源項(xiàng)→“數(shù)據(jù)源連接”→“有無替代值”→“有無覆蓋值”→“目標(biāo)項(xiàng)連接”→目標(biāo)項(xiàng)

只有源項(xiàng)和目標(biāo)項(xiàng)之間開關(guān)量為真時(shí)，才可更新目標(biāo)項(xiàng)。

4.4控制與監(jiān)視

    在系統(tǒng)運(yùn)行期間，OPC客戶端訂閱相應(yīng)的屬性項(xiàng)，以監(jiān)視DX服務(wù)器、源服務(wù)器和DX連接的狀態(tài)。通過OPC DA接口訪問數(shù)據(jù)項(xiàng)時(shí)，品質(zhì)、時(shí)間戳等屬性參照OPC DA規(guī)范的相關(guān)策略，并可完成連接/斷開源服務(wù)器、手動(dòng)設(shè)定省卻值等。DA客戶端的寫入值和DX服務(wù)器的返回值都可以修改狀態(tài)屬性。

    如果接收到源服務(wù)器的關(guān)閉事件，此后的一段時(shí)間，在每分鐘內(nèi)，DX服務(wù)器都會(huì)與“離線”服務(wù)器進(jìn)行一次連接嘗試，如果連接全部失敗，則確認(rèn)源服務(wù)器關(guān)閉。DX服務(wù)器就斷開與它的所有連接，相應(yīng)的DX連接標(biāo)為“離線”。

5 結(jié)束語

    隨著OPC 的不斷完善和發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的控制網(wǎng)絡(luò)中，OPC DA規(guī)范將底層硬件驅(qū)動(dòng)程序和與之配套上層應(yīng)用程序的開發(fā)有效的分隔開，使用統(tǒng)一的接口為不同硬件設(shè)備與任意上層應(yīng)用程序到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中數(shù)據(jù)的垂直訪問的“橋梁”，不僅易于系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)，而且縮短了開發(fā)時(shí)間；在以太網(wǎng)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中，OPC DX是現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議之間互連與互操作的一個(gè)重要手段，并為包括DCS和PLC在內(nèi)的系統(tǒng)集成提供有效方案。OPC DX將和高速現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)一起，為工業(yè)自動(dòng)化數(shù)據(jù)交換提供更開放的通訊標(biāo)準(zhǔn)。此外，借助SOAP/XML，OPC還可以應(yīng)用于廣域網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，以及研發(fā)不依賴Windows平臺(tái)的OPC技術(shù)在嵌入式系統(tǒng)中的解決方案。

[參 考 文 獻(xiàn)]

[1] OPC動(dòng)態(tài)[J].自動(dòng)化博覽,2002,19(2)：5.

[2] 郝曉弘,侯順紅.工業(yè)以太網(wǎng)認(rèn)識(shí)的三大誤區(qū)[J]．自動(dòng)化與儀表,2004,(3)：38-42.

[3] D Holley.OPC DX glues fieldbuses together[EB/OL]. http://ethernet.industrial-networking.com.

[4] Jonas Berge. OPC DX is the soft gateway [EB/OL].http://www.isa.org.

[5] Don Holley. A universal translator？－OPC Data eXchange specification for Ethernet networks[EB/OL]. http://www.sensorsmag.com.

 [6] OPC Foundation. OPC Data exchange(DX) Specification Version1.0[S].http:∥www.opcfoundation.org .2003.

[7] Li Zheng, Nakagawa H.OPC (OLE for process control) specification and its developments[A]. SICE2002.Proceedings of the 41st SICE Annual Conference[C].2002.2:917-926.