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　　作為生產過程自動化的基礎，過程控制系統從最初采用基地式儀表的就地控制，發展到采用單元組合式儀表的集中控制。隨著計算機的出現和微型計算機性能/價格比的不斷提高，集散控制系統(DCS)逐漸成為過程控制系統的主流。近年來，隨著智能儀表及現場總線技術的引入，控制系統以計算機為中心的特征日益明顯。

　　既然工業自動化體系，在硬件方面日趨計算機化，那么工業自動化系統的軟件開發，亦必然會體現計算機領域的軟件開發特點。在計算機領域，隨著計算機技術的不斷發展，應用程序和操作系統環境所具有的功能和復雜程度在迅速增加，傳統的軟件開發技術已難以適應軟件開發的要求，面向對象技術成為重要的軟件開發方法。面向對象方法具有良好的信息隱蔽性、模塊獨立性和可重用性，使應用程序的集成更加容易，而且能在不同軟件廠商提供的應用程序中更為容易地對信息進行交換、合成和處理，可以大大提高軟件的開發效率。在這方面微軟的OLE(Object Linkingand Embedding)/COM(Component Object Module)技術是大家所熟知的面向對象開發的框架，并且已在計算機領域的軟件開發中得到了卓有成效的應用。

　　OPC(OLEfor Process Control)是微軟公司的對象鏈接和嵌入技術在過程控制方面的應用，為工業自動化軟件面向對象的開發提供一項統一的標準。采用這項標準后，針對硬件的驅動程序不再由軟件開發商開發，而是由硬件開發商根據硬件的特征提供統一的OPC接口程序。由于硬件開發商對自己的硬件特征了如指掌，從而能夠最大限度地挖掘硬件的潛力，提高驅動程序的性能。采用OPC標準后，由硬件開發商提供統一的OPC接口程序，從而避免了開發重復性，使開發費用大大降低[1]。

　　1　產生背景

　　在傳統的控制系統中，智能設備之間及智能設備與控制系統軟件之間的信息共享是通過驅動程序來實現的。由于軟件開發商對驅動程序的要求各不相同，硬件供貨商不可能為所有的軟件開發商提供驅動程序，所以這項工作主要只能由控制系統的軟件開發商承擔。

　　隨著現場總線技術和PC機在過程控制系統中的應用，一方面網絡中需進行數據訪問的智能設備不斷增加，另一方面，企業中越來越多來自不同部門的員工通過PC機對數據進行訪問。這就需要更多的驅動程序，以滿足以上的需要，而這勢必會加重軟件開發商的負擔，使其無法全身心地投入到其核心產品的開發中去。這種開發方式主要存在以下弊端：

　　(1)重復開發

　　每個軟件系統開發商必須為每個特定的硬件開發一個驅動程序。

　　(2)不同開發商之間的驅動程序的不一致性

　　軟件開發商各自從自己的需要出發，采用不同的數據交換協議開發驅動程序，從而使各開發商之間的驅動程序不一致，并且驅動程序并不支持所有的硬件特性。

　　(3)不支持硬件特征的變化

　　由于驅動程序由軟件開發者開發，硬件特征的變化將會使有的驅動程序失效，為適應硬件特征的新變化，軟件開發者必須為硬件開發新的驅動程序。

　　(4)訪問沖突

　　一般來說，兩個軟件包不能同時訪問同一設備，因為它們使用不同的驅動程序。為了解決這一問題，硬件開發商試圖以開發驅動程序的方法來解決這一問題，但由于不同的客戶采用不同的客戶協議而無法實現[2]。

　　控制系統軟件開發商構造一個完整的控制系統需要大量的驅動程序，如果再考慮兼容不同硬件廠商的產品，那么驅動程序的數量將更加龐大。為解決這一控制系統軟件開發中的瓶頸問題，需要一項為業界所公認的數據交換標準來規范驅動程序的開發。現在OPC作為這方面的標準已邁出了堅實的一步。傳統方式和OPC方式下的驅動程序開發的對比如圖1所示。

　　2　產生歷程

　　1995年由來自Intellution、Fisher－Rosemount、Intuitive Technology、Opto22、Rockwell Software等5家控制類公司及它們的技術顧問微軟公司共同發起成立了OPC標準化組織OPC Task Force，并將其起草的有關OPC標準的幾項規定發布到其Web站點(www.industry.net/opc)上，向來自用戶和制造商的260余個OPC評論單位征詢意見，根據收集到的反饋意見，OPC Task Force對標準草案進行了修改，最后經其顧問微軟公司的OLE專家進行認證，頒布了OPC1.0。

　　為進一步擴大OPC標準的影響，1996年在芝加哥舉行的ISA/96會議上成立了OPC基金會(OPC Foundation)，接替OPC Task Force的工作，以吸收更多的會員單位參加，使其真正成為一項為各方所接受的、開放的標準。OPC基金會下設：技術籌劃委員會、市場籌劃委員會、OPC1.01版修訂委員會、一致性測試委員會、歷史數據訪問委員會、事務登錄委員會、報警處理委員會、安全委員會、標準命名協議委員會等，開展與OPC標準有關的各方面的工作。現在最新的OPC標準是于1997年9月11日發布的OPC1.0A。

　　3　主體框架

　　OPC利用微軟公司的COM/DCOM對象模型和ActiveX技術，為實現世界范圍內所有的自動化軟硬件的互操作性，提供一項規定。簡而言之，它位于數據源和數據使用者之間，是不同制造商的產品之間進行對話的通行證。

　　3.1　對象和接口

　　OPC邏輯對象模型包括3類對象：OPC服務器對象、OPC組對象、OPC項目對象，每類對象都包括一系列接口，見圖2(帶[]的為可選項)。

　　OPC服務器對象提供了一種訪問數據源的方法，它通過IOPCServer，OPC Browser，IPersist File向客戶提供接口。OPC組對象包含在OPC服務器對象中，并由客戶端定義和維護，每個服務器可以包含多個組對象。OPC組對象可以通過IOPCGROUNP增加或刪除OPC項目對象，OPC項目對象包含在OPC組對象中，1個組對象可以包含多個項目對象，它同樣由客戶端定義和維護。

　　OPC客戶端與OPC服務器連接并通過接口與OPC服務器通信，OPC服務器對象向OPC客戶端提供創建和操縱OPC組對象的功能。這些組允許OPC客戶對它們要訪問的數據進行組織。1個組可以作為1個單元被激活或失活。1個組也可以提供1種方法允許客戶“訂閱”項目列表，以便在項目變化時它能得到通知。

　　客戶只能看到接口，所有的COM對象只能通過接口進行訪問。這樣，這里所描述的對象只是邏輯表示，可能與服務器的內部執行無關。

　　3.2　數據訪問機制

　　OPC標準中的接口主要有兩種：客戶端和服務器程序員所使用的OPC自定義接口(OPCCOM custom interfaces)和支持用高端商業應用(如用Visualbasic、Delphi、Excel等)開發的客戶程序的OPC自動化接口(OPC OLE Automation interfaces)。OPC自定義接口是OPC服務器必須提供的，而OPC自動化接口則不一定提供。利用這兩種接口與OPC服務器通信的方式見圖3。

　　對于在分布式結構中不同的結點上客戶和服務器的操作，OPC標準利用分布式結構DCOM使客戶應用與遠程服務器接口。

　　4　帶來的變化

　　4.1　對用戶和開發商的影響

　　對用戶來說，OPC意味著開放性。只要用戶選擇了符合OPC標準的工具箱，就可以選擇最好的設備和軟件(不管它是服務器還是客戶端，也不管它的作者是誰)。集成已經存在的不同的系統將變得非常容易。大量的32位Windows應用程序使得用戶有更大的選擇余地，以更有效、快捷的方式構造、定制滿足其需要的集成制造系統。

　　硬件制造者只需開發1套通用的驅動程序，并且其驅動程序比以往由軟件開發商開發的驅動程序具有更高的性能。而軟件開發者可以免除開發驅動程序的工作，從而使他們能夠把更大的精力投入到其核心產品的開發上，充分發揮他們的特長，使其核心產品具有更高的性能；同時由于采用OPC標準開發的軟件之間具有良好的通信能力，這樣就使原先相互分割的商務系統和控制系統的集成成為可能，把企業的商務系統、控制執行系統、監視系統和控制系統無縫地集成為一體，構造1個兩層的工業自動化體系(如圖4所示)，大大提高企業的運營效率。

　　4.2　價格的下降

　　在傳統的開發方式下，由于缺乏信息和數據共享的統一標準，驅動程序由軟件廠商開發，每個驅動程序對應一個特定的硬件產品和一個特定的應用程序。這樣每個軟件開發商需要針對不同的硬件產品獨立開發1套驅動程序，工作量變得非常龐大，而且各開發商重復開發，導致工業自動化軟件的開發費用居高不下。采用OPC標準后，這項工作改由硬件廠商承擔，提供統一的OPC接口程序，從而使整個系統的開發費用得以分散，工業自動化軟件的價格也必將大幅度下降。

　　4.3　性能的改善

　　在OPC開發模式下，驅動程序由硬件廠商開發，由于硬件廠商了解自己產品的細節，所以提供的接口程序的性能與以前由軟件廠商提供的驅動程序相比有了明顯的改善。以往控制軟件開發商的大部分精力花在了驅動程序的開發上，采用OPC標準后，這部分工作改由硬件產品供應商承擔，軟件開發商可以把精力集中在MMI、SCADA、MES等軟件包的開發與集成上，提供性能更好的軟件產品。

　　5　發展近況及前景

　　OPC標準的制定雖然主要由少數幾家公司所推動，但是已制定的OPC標準由來自90多家公司的專家參與，并參考了來自200多個合作伙伴的評論意見，所以具有廣泛的代表性。一批國際知名的控制類公司，如ABB、AspenTech、Eurotherm、Foxboro、Honeywell、National Instruments、Siemens、Toshiba、Johnson－Yokogawa、GEFanuc等相繼宣布支持OPC標準。在這種情況下，毫無疑問OPC將會在控制領域發揮重大的作用，OPC將會成為大勢所趨。

　　現在許多公司正在致力于利用OPC標準開發產品[3]。Wonderware公司原來一直采用NetDDE開發其軟件產品，并且做得相當成功，但鑒于OPC正在成為業界標準的形式，現在正逐步轉向采用OPC標準開發其軟件產品。USDATA公司開發了1種叫做OPC友好插座的產品，該產品允許任何符合OPC標準的對象加入到該公司的軟件中。在已開發成功的Fisher－Rosemount的DeltaV過程系統中采用了OPC技術。Intellution作為OPC董事會成員，在推行OPC標準方面始終是不遺余力，現已利用OPC技術開發出了VisualBatch、FIXDynamics等組件產品[4]。目前國內工業過程控制和儀器儀表行業在OPC標準的推廣和應用方面尚沒有見到有大的動作。我們認為，作為一項逐漸成型的過程控制領域軟硬件接口的數據通信標準，OPC應當受到國內同行足夠的重視。

　　OPC是一項嶄新的技術，發展日新月異，如欲獲得有關OPC技術的最新信息，可參閱以下Web站點：http://www.opc foundation.org是OPC基金會站點，專門發布有關OPC標準的最新信息；http://www.intellution.com/opcsample.html是Intellution公司為推動OPC發展進程用于發布OPC樣本代碼的Web站點，可使用戶感受OPC標準的優勢及建立OPC的概括印象；http://dspace.dial.pipex.com/opc/是由Eurotherm的一些軟件工程師發起的OPC程序員集散地，用于供OPC程序開發人員交流經驗和體會。

　　參考文獻

　　1 Al Chilsholm. OLE for Process Control takes first step to ward data sharing standards.I＆ CS, 1996,69(9):49～ 53

　　2 Brian Tinham. Why OPC for systems. C＆ I, 1997,29(4):24～ 26

　　3 http://www.opcfoundation.org 1998.

　　4 http://www.intellution.com 1998.