各种工业标准,无论是OPC或者XML,都能提高系统的互操作性和无缝的信息交换。
工程师总是需要一个较好的方式完成数据从I/O设备到控制器数据表,再到他们的HMI/SCADA的传递。传统的方法一般就是将比特模块从专有网络或其他低速网络上的远程I/O或其他设备进行传送。现在,HMI软件对于工厂运营的效率来说,越来越重要,公司注重以标准化的形式提高各个应用方案和各个厂商的设备之间的通信。
大多数新推出的自动化软件都是基于Microsoft Windows的,Microsoft 与各个自动化厂商的专业技术人员共同推出Microsoft's的对象链接与嵌入(Object Linking and Embedding,OLE)技术,成为自动化信息交换技术的基础。这样产生了OPC(OLE for Process Control)和OPC组织(OPC Foundation)。
OPC DA(data access,数据读取)被工业行业广泛接受。其中包括OLE在生产控制中的应用。OPC Foundation主席Tom Burke提出"开放、生产力和连接性。"这个标准代表了为整个工
Omron Electronics的软件产品市场经理Joe Rubino认为OPC的应用正不断增加。"我们不再为老产品或低价产品提供驱动。我们可以采用OPC来解决这一问题。我们目前正努力进行标准化。最大的用途是PLC与操作员界面之间的数据通信,虽然用户在做同样的数据通信,他们采用OPC标准进行从HMI到HMI前段设备之间的通信。"
OPC,基于COM(component object model,组件对象模型)和DCOM(distributed component object model,分布式组件对象模型)技术,由OLE和早期的DDE(dynamic data exchange,动态数据交换)发展而来。Rubino继续指出, "根据客户的反馈,我们得知,COM似乎是固态的。而对于DCOM,也有一些意见,特别在连接的稳定性方面。当出现断开情况,数据将出现很多问题。"
即使OPC DA已经广泛应用,其他的技术也在不断完善,控制工程师和他们的供应商还是愿意进一步挖掘OPC DA的潜力。其中,最主要的是技术来自于Internet和 world wide web。嵌入的网页向操作员界面提供的相关信息,以帮助维护和故障检修的文档。控制器可以给工程师和维护技术人员发送e-mail,但仍有不少潜在问题。现在,出现了一个问题,如何最好地利用这些技术。
Internet正步入第三个时代:从连接性(FTP,e-mail)到表述性(HTML web pages),再到可编程性(XML和相关技术)。
网络技术
另外一个问题,也是DCOM的缺点,难于穿越企业级防火墙。因为不少企业IT策略,都与控制工程师相关,包括Internet技术,其中新技术与企业IT基础设备的兼容性尤为重要。
XML(eXtensible Markup Language,可扩展标记语言)就是这样的一项技术。它基于标准通用标记语言,由IBM实验室在60年代末期开发。常用的HTML( HyperText Markup Language,超文本标记语言)是SGML的前期版本。这些语言已经成为开放的、全球性的标准World Wide Web Consortium(W3C, http://www.w3.org/)。
XML是一个基于文本的语言,它类似于HTML使用标签。不同之处是XML标签描述信息的类型和性质,而HTML标签则是当兼容的浏览器访问时,描述页面是如何显示。XML标签有时类似于产品的名称,输出变量、序列号、储存量等。
事实上,XML仅仅是软件技术的一种,还需要寻找一种通用方法,可适用于设备和设备之间,平台和平台之间,无论硬件还是操作系统之间进行信息的传送。其他的技术包括 eXtensible Style Sheet Language (可扩展设计语言,XSL),它能告诉计算机如何格式化XML信息,进行浏览;Document Type Definition(文档类型定义,DTD),它定义一种类型的文档的规则;Simple Object Access Protocol(简单目标存取协议,SOAP),它定义了一个XML数据"信息",能在网络中传输。
最初的OPC XML的运行方式按照这种方式,OPC数据从现场设备到HMI/SCADA软件,而XML数据从HMI到商用软件,或从HMI到操作员界面浏览器。
SOAP是一个"轻量级"的信息格式,也适用于任何操作系统、平
台或编程语言。它集成了XML信息,需要通过一个传输结构,如HTTP,将信息传送给客户。OPC和XML结合
既然OPC已经成为一个可行的控制信息交换标准,它仅仅需要不断扩展它的Internet兼容性。那为什么OPC和XML不能结合呢?
OPC组织的成员早在2、3年前就开始考虑这个问题了。技术人员委员会已经开始了艰苦的工作,致力于标准的制定。
OPC Foundation的市场副总裁Don Holley认为,委员会已经在不断开发,将过程转向Microsoft.Net。你能使一个现有的OPC数据存取XML服务器,并与Internet相连,或者你能建立一个XML.Net服务器,不需要COM/DCOM。我们知道,企业更愿意从XML接受信息而不是COM/DCOM。
OPC/XML委员会委员Jim Luth认为,在OPC/XML规范发布的缓慢是因为,XML是一个文本文件,不像COM(它像C++)那样。我们发现,一个执行标准的好的方法是能从Microsoft .Net平台获得工具。虽然很多厂商采用COM用于非Microsoft平台,XML将能更早地形成与高级商用
USDATA的市场经理Larry Bible认为,OPC实现HMI/PLC连接是重要的进步。它使软件行业能集中在HMI的开发上。现在XML处理信息"金字塔"的顶端事务,OPC则处理底层事务。
OPC的重要性
GE Fanuc的软件开发副总裁Bernie Anger指出,"OPC最大的挑战是需要在PC上运行。XML最让人兴奋的消息是,现在我们有OPC服务器和客户机,支持任何Internet的XML,能进行新一代的通信。例如,控制器将支持OPC X,在PLC和Internet浏览器之间能进行直接通信。
Siemens E&A的工业软件业务的总经理Paul Camuti认为,OPC在工业行业中扮演重要角色。从一个支持技术来看,OPC DA的目的是降低集成完全不同的控制系统所需付出的代价。不久之前,集成HMI和控制系统的成本还是相当昂贵的,而且这些软件部分的再次利用的比例是相当低的。随着这些标准的引入,完成他们之间连接的成本将大大降低。
OPC继续在自动化行业中占据主导地位。这与OPC DX(data exchange,数据交换)相关。现场总线和以太网相结合的系统中,OPC DX是一个相当重要的因素,能克服系统的通信壁垒,在提高不同供应商的系统的协同工作能力时。
OPC DX标准能提供基于以太网上的可互操作的数据交换和服务器到服务器的通信。其中的一个重要意义是,每个重要的现场总线,包括FOUNDATION Fieldbus、 Profibus、ControlNet、和DeviceNet,每个都有其自己的以太网网关。这就好比是以太网的巴比通天塔(Babel Tower),混乱、不畅。相反,OPC Foundation成员发现不必破坏原有的大量工作而能使用户受益。
ARC副总裁Dick Caro认为,这是这个世纪的重大新闻之一。为什么?因为Siemens和Rockwell以及其他的重要总线供应商都开始加入。这很有可能成为解决总线之争的最终方案。
深入了解
Rockwell Software的软件结构经理John Baier表示,OPC DX和OPC XML有其各自的功能。DX允许OPC服务器之间的对等(peer-to-peer)信息传送,允许用户采用现有的OPC DA协议。当OPC DA已经在HMI客户端和OPC数据服务器之间应用,OPC DX现在增加分享OPC服务器之间数据的功能
OPC XML是一个新的标准,允许OPC或工厂级的数据能采用标准XML网络服务器进行存取。客户能通过使用OPC XML得到OPC服务器的数据,而且能通过防火墙。
OPC DX使用直接XML技术,而不是OPC XML,对服务器进行配置。作为OPC XML的供应商,服务器能非常容易地采用OPC XML进行数据交换。这样,小型设备能独自执行OPC XML,而不是必须支持所有的OPC协议。在未来的几年中,直接网络存取设备的可视性将越来越多,从PLC到小型设备。
这被称为第三代Internet。最早的一代是连接性和简单的文本通信。然后第二代是网络和信息显示,如网页。第三代是Internet上的信息交换。XML是第三代语言。
Microsoft Corp的工业经理Peter Wengert认为,目前的XML和网络服务正不断扩大,不仅是在Internet,而且深入到了车间级。开发人员能使用同样的技术,无论是控制、HMI、ERP还是供应链。
其他的实用的开放标准的优点是,大
公司有很大范围的产品能不断开发,小公司也有很多优秀的思路。Software Toolbox推出了一系列的OPC仪表 ActiveX控制,它能使组建操作员显示界面,从数据采集到企业级别的OPC服务器。
当企业有了更多的理念,如"我们需要将实时工厂级数据集成到企业系统中,以提高客户支持,降低成本",这些工具将帮助您解决不少问题。