004 基于XML和OPC的工业控制系统集成的研究

XML和OPC

科　技　论　坛

中国科技信息２００６年第２期　　　　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　Ｊａｎ．２００６

基于ＸＭＬ和ＯＰＣ的工业控制系统集成的研究

朱晓梅　韩红军　南京工业大学信息科学与工程学院　２１０００９

摘　要：本文提出了一种结合ＯＰＣ和ＸＭＬ技术的工业控制系统集成方案，重点研究了工业控制系统集成的框架，并详细分析了其中的核心部件—中间件。ＸＭＬ的引入扩展了ＯＰＣ的应用，实现了各种工业控制系统的横向集成和企业范围内的应用程序与工业控制系统的纵向集成。关键词：ＯＰＣ　；ＸＭＬ；工业控制系统；集成

统的方法，并且ＯＰＣ　ＤＡ采用二进制数据传输

机制，提供了较高的数据传输性能。ＯＰＣ　ＤＡ的功能主要体现在控制传统现场设备级与过程管理级间的系统集成以及各种现场系统可以以ＯＰＣ为桥梁互换信息实现控制系统的横向集成。

ＸＭＬ　ＤＡ屏蔽了各种现场系统提供的数据的异构性，为远程用户或跨平台用户提供了统一的访问现场系统的方法。ＸＭＬ　ＤＡ提供了非持续的远程连接性和平台无关性。ＸＭＬ　ＤＡ的主要功能体现在高层应用程序与过程管理级和现场设备级的纵向集成。

杂的相互独立的功能代替６０种简单的相互关联的功能，因此中间件在处理客户的某个方法调用时需要向底层的ＯＰＣ　ＤＡ服务器发出一系列相关功能请求，再把多次从ＯＰＣ服务器获得的数据根据ＭＯＸ的功能要求重新组合，最后作为方法调用结果返回给客户；另一方面，由于两个规范在一些数据类型的定义上存在差别，因此还要映射成对应的数据类型表示。它相当于一个桥接的作用实现ＯＰＣ　ＤＡ的请求和信息与ＯＰＣ　ＸＭＬＤＡ的请求和信息的相互转换。

背景

工业自动化领域已经从专用的软件和硬件接口时代步入了多厂商控制系统无缝集成的时代。ＯＰＣ（ＯＬＥ　ｆｏｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）是一个工业自动化中的软件接口标准，它基于Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的ＣＯＭ／ＤＣＯＭ技术。ＯＰＣ提供了现场设备、控制系统和企业范围内的应用程序间的即插即用和互操作性。目前ＯＰＣ已成为全球范围内事实上的工业标准。但是ＯＰＣ并不是在任何地方都适用，在一些情况下存在着局限性：

（１）由于ＯＰＣ是基于微软的ＣＯＭ／ＤＣＯＭ，这一本质决定了ＯＰＣ很难跨越微软系统平台，实现多平台的互操作性；（２）通过Ｉｎｔｅｒｎｅｔ与ＯＰＣ服务器进行通信的客户端面临与服务器进行通信的潜在障碍。端口８０是为ＨＴＴＰ网络通信保留的，而ＤＣＯＭ不使用端口８０，这样导致了ＤＣＯＭ的调用会被防火墙阻塞。这些不足之处大大地限制了ＯＰＣ在实际中的应用和进一步的发展。

目前ＸＭＬ（ｅＸｔｅｎｓｉｂｌｅ　Ｍａｒｋｕｐ　Ｌａｎｇｕａｇｅ）已成为一种开放的、平台无关的数据编码和数据交换方式。ＯＰＣ和ＸＭＬ的出现将为工业控制系统集成提供一个新的方向。

本文提出了一种结合ＯＰＣ和ＸＭＬ技术的工业控制系统集成方案，重点研究了工业控制系统集成的框架和总体设计，并详细分析了其中的核心部件—中间件。

２．　中间件的数据通信设计

２．１　中间件与多个ＯＰＣ　ＤＡ服务器的通信中间件实现对ＯＰＣ的数据集成必须能够与基于ＣＯＭ的ＯＰＣ　ＤＡ服务器的通信。ＯＰＣ服务器的本质上是分布在不同计算机上的ＣＯＭ组件，客户通过这些ＣＯＭ接口与ＣＯＭ组件通信，实现数据的访问；另一方面，大多数操作系统都有自己的Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ平台，目前最流行的就是微软操作系统的．ＮＥＴ平台，微软的Ｖｉｓｕａｌ　Ｓｔｕｄｉｏ　．ＮＥＴ　是一个强大的开发ＸＭＬ　Ｗｅｂ　Ｓｅｒｖｉｃｅ的集成工具，我们选择了微软的ＶＳ．ＮＥＴ平台来开发中间件系统。

由基金会提供的ＯＰＣ　Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ２．０　自动化ＤＬＬ可以包装所有符合ＯＰＣ　ＤＡ规范的ＯＰＣＤＡ　Ｓｅｒｖｅｒ的自定义接口。．ＮＥＴ中提供的Ｉｎｔｅｒｏｐ服务可以实现ＣＯＭ组件特别是自动化对象与．ＮＥＴ应用程序的集成。

中间件作为一个ＯＰＣ客户端能够连接多个ＯＰＣ　ＤＡ　服务器。为了保证每个与客户连接的ＯＰＣ服务器的独立性即某个服务器的失败并不影响与客户通信的其他服务器，中间件为每个ＯＰＣ服务器分配了一个单线程公寓，采用多线程机制来保证通信的实时性和安全性。

２．２　中间件内ＯＰＣ与ＸＭＬ的映射ＯＰＣ数据访问服务器由服务器对象（Ｓｅｒｖｅｒ）、组（Ｇｒｏｕｐ）和项（Ｉｔｅｍ）组成的分层结构。　ＯＰＣ的层次结构为我们实现ＯＰＣ数据到ＸＭＬ之间的映射提供了基础。根据ＯＰＣ的结构，我们可以采用ＸＭＬ　Ｓｃｈｅｍｅ或ＤＴＤ来定义ＯＰＣ数据。文献［６］中给出了数据的具体定义。

２．３　中间件与ＸＭＬ客户的通信

中间件提供了ＸＭＬ　ＤＡ服务器的功能。考虑到基于Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的访问性 …… 此处隐藏：1567字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……