что такое opc сервер простыми словами
На днях пришлось крепко повозиться с настройкой вызова удалённого сервера по протоколу OPC DA 2.05a, и эта информация бы очень пригодилась, знай я её заранее.
1. Что такое OPC DA и в частности OPC DA 2.05a
В общем случае OPC — это набор открытых протоколов, регламентирующих взаимодействие между собой различных объектов автоматизации, таких как SCADA-системы, к примеру. OPC DA (Data Access) — это один из таких протоколов, он обеспечивает обмен данными с устройствами или программными компонентами. В моем случае по этому протоколу нужно было периодически забирать данные со SCADA-системы. И самое важное — OPC DA работает на базе технологии COM, так что взаимодействие с OPC сервером по сути сводится к взаимодействию с COM сервером.
2. Какие есть библиотеки
Бинарники от Opc Foundation
Компоненты от Advasol
Библиотека OPCDOTNET
Библиотека от энтузиаста на codeproject.com. Ничего не могу сказать, но именно её код использовал мой предшественник, который реализовал локальное взаимодействие с OPC сервером. Судя по тому, что написано в статье, она как раз для локального взаимодействия и предназначена. Плюсы — доступные исходники, наличие тестового клиента, отсутствие зависимостей.
3. Можно ли написать код без использования библиотек
В принципе, ничего сложного в этом нет, если вы имели опыт взаимодействия с COM/DCOM приложениями. А тем, кто как и я, не особо разбирается в этих технологиях, могу порекомендовать писать код, поглядывая на декомпилированные исходники библиотеки от OPC Foundation. По сути, для взаимодействия с OPC сервером достаточно всего лишь сделать интеропы на необходимые интерфейсы, получить их и дергать методы.
4. Проблемы
— Тестовый клиент не подключается с ошибкой RPC сервер недоступен — проверьте доступность портов, порта номер 135 как минимум (основной порт DCOM).
— Access Denied — придется повозиться с настройкой как сервера, так и клиента. См. ссылки внизу
— CLSID is not registered — проверьте, установлен ли у вас Core Components, возможно их не хватает. Либо проверьте Target Platform сборки, осуществляющей интероп. Может быть, там AnyCPU а должно быть x86.
— CoCreateInstanceEx возвращает валидный COM объект, но при касте его к COM интерфейсам вываливается Access Denied (0x80070001). С этой проблемой я возился полдня. Эта штука происходит, когда для доступа к серверу необходимо указать юзера и пароль. Вы вызываете CoCreateInstanceEx, заполнив перед этим SERVER_INFO, и вам приходит ссылка на объект. Однако следующие вызовы QueryInterface не сохраняют параметров доступа, которые вы указали при получении объекта, и это приводит к Access Denied. Решение — вызвать магическую функцию CoInitializeSecurity, которая установит дефолтные параметры безопасности для COM-вызовов. Код:
При вызове этой функции может случиться ошибка RPC_E_TOO_LATE. Эта ошибка возникает обычно из-за хост-процесса Visual Studio, который неявно вызывает CoInitializeSecurity при старте. Для решения проблемы достаточно отключить использование хост-процесса в настройках проекта.
5. Ссылки по теме
OPC Training Institute — сайт с множеством отлично оформленных статей, которые помогают в случае проблем. Например, как настроить DCOM, какие возможные причины ошибки RPC server is not available итд. Требует регистрации, регистрация бесплатна.
Туториалы по настройке DCOM — еще 1 хорошо оформленный туториал для настройки.
OPC-сервер
OPC (OLE for Process Control) — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. Многие из OPC протоколов базируются на Windows-технологиях: OLE, ActiveX, COM/DCOM. Такие OPC протоколы, как OPC XML DA и OPC UA являются платформенно-независимыми.
Создание и поддержку спецификаций OPC координирует международная некоммерческая организация OPC Foundation, созданная в 1994 году ведущими производителями средств промышленной автоматизации.
Девиз OPC: открытые коммуникации по открытым протоколам.
Содержание
Стандарты
OPC DA (Data Access)
Это основной и наиболее востребованный стандарт. Описывает набор функций обмена данными в реальном времени с ПЛК, РСУ, ЧМИ, ЧПУ и другими устройствами.
OPC AE (Alarms & Events)
Предоставляет функции уведомления по требованию о различных событиях: аварийные ситуациии, действия оператора, информационные сообщения и другие.
Предоставляет функции шагового и рецептурного управления технологическим процессом (в соответствии с стандартом S88.01)
OPC DX (Data eXchange)
Предоставляет функции организации обмена данными между OPC-серверами через сеть
OPC HDA (Historical Data Access)
В то время как OPC Data Access предоставляет доступ к данным изменяющимся в реальном времени, OPC Historical Data Access предоставляет доступ к уже сохраненным данным.
Определяет функции организации прав доступа клиентов к данным системы управления через OPC-сервер.
OPC XML-DA (XML-Data Access)
Предоставляет гибкий, управляемый правилами формат обмена данными через HTTP.
OPC UA (Unified Architecture)
Новая спецификация, которая не основана на технологии Microsoft COM, что предоставляет кросс-платформенную совместимость.
Назначение
Стандарт OPC разрабатывался с целью сократить затраты на создание и сопровождение приложений промышленной автоматизации. В начале 90-ых у разработчиков промышленного ПО возникла потребность в универсальном инструменте обмена данными с устройствами разных производителей или по разным протоколам обмена данными.
Суть OPC проста — предоставить разработчикам промышленных программ универсальный фиксированный интерфейс (то есть набор функций) обмена данными с любыми устройствами. В то же время разработчики устройств предоставляют программу, реализующую этот интерфейс (набор функций).
Версии
На данный момент используется OPC версии 3.0, однако наиболее распространенной версией пока является 2.05a. Недавно разработанный стандарт OPC UA (Unified Architecture) унифицирует набор функций для обмена данными, регистрации событий, хранения данных, обеспечения безопасности данных.
OPC Version 2.05a
Наиболее широко используемая. В этом стандарте помимо синхронного обмена данными, введена поддержка асинхронного обмена данными. Асинхронный обмен данных позволяет продолжать выполнение программы без ожидания ответа устройства. Этот метод снижает нагрузку на сеть и должен быть рекомендован как основной. Получение данных реализуется с помощью callback-функции пользовательской программы, которая вызывается в момент прихода ответа от устройства.
OPC Unified Architecture
Инструментарий
Чаще всего для создания приложений с поддержкой OPC используют языки программирования C++, C# или Visual Basic.
Уровни управления
Исходя из области применения OPC-серверов в АСУ предприятия различают несколько уровней управления:
Каждый из этих уровней может обслуживаться OPC-сервером, поставляя данные OPC-клиенту на более высоком уровне или даже «соседу».
Возможные области применения OPC-серверов в АСУ предприятия
Если имеется оборудование, например плата АЦП, управляемая через драйвер на компьютере с Windows или другой ОС, поддерживающей DCOM, то это самый главный кандидат на реализацию OPC-сервера непосредственно поверх драйвера.
Замена устройства не потребует изменения остальных приложений: OPC-сервер изменяется, но сам OPC-интерфейс поверх него остается прежним.
При наличии устройства, управляемого через какой-нибудь сетевой протокол, вполне возможна реализация OPC-сервера, получающего данные по этому протоколу. Единственная особенность — следует предусмотреть механизмы восстановления связи в случае сбоев.
Несколько более сложной будет схема при работе управляющих приложений на компьютере, не поддерживающем DCOM. В этом случае применим двухкомпонентный OPC-сервер. На стороне ОС, не поддерживающей COM, устанавливается сетевой модуль, который, с одной стороны, связан с приложением(ями), а с другой — через сеть с OPC-сервером. Заметим, что сетевой модуль может быть стандартным, как, например, ISaNet в системе ISaGRAF. В этом случае необходимо разработать только OPC-сервер. Иногда сетевой модуль создается специально для OPC-сервера. Возможна даже реализация, при которой этот модуль не ориентирован на конкретное приложение, а предоставляет некоторый API-интерфейс для любых приложений, желающих обслуживаться с помощью OPC. Так действует OPC-сервер для операционной системы полевой шины, такой, как Profibus или fieldbus-сети, а OPC-сервер будет взаимодействовать с этой сетью через драйвер адаптера. В Internet можно найти немало таких примеров.
Идея подобной схемы достаточно очевидна. Сеть полевой шины работает в жестком реальном времени, а OPC предоставляет менее требовательный шлюз к этой сети из приложений более высокого уровня.
Можно назвать много других мест применения OPC: для работы с базами данных в качестве вспомогательных или промежуточных OPC-серверов и т. д. Технология DCOM не очень пригодна для глобальных сетей. Поэтому для привлечения к OPC-технологии Internet-технологий возможен такой путь: расширение Web-сервера является OPC-клиентом, собирающим данные от OPC-серверов. А на стороне клиентов запускается динамическая html- или xml-страница, получающая данные от этого Web-сервера. Ее можно сделать даже OPC-сервером для других приложений.
Полезность применения OPC с точки зрения интеграции достаточно прозрачна и вытекает из самой сути OPC. Это стандарт на интерфейс обмена данными с оборудованием. Первое преимущество — если вы заменяете какой-нибудь компонент, то нет нужды корректировать другое ПО, так как даже при замене драйвера поверх него работает OPC. Второе — если вы хотите добавить в систему новые программы, нет необходимости предусматривать в них драйверы устройств, кроме OPC-клиента, разумеется. Ну и так далее.
Состояние дел
В настоящее время общепризнанным стандартом является только спецификация DA OPC, а остальные спецификации только начинают завоевывать себе место под солнцем. Не все спецификации завершены, по крайней мере, с точки зрения интерфейса автоматизации (например, для ОРС-Batch уже существует версия 2.0 custom-интерфейса, и только 1.0 — для интерфейса автоматизации. Для некоторых других спецификаций тоже существует отставание интерфейсов автоматизации от custom-интерфейсов; для ОРС Security спецификации на интерфейс автоматизации вообще не существует).
Соответственно широкое распространение получил лишь стандарт OPC DA. Можно сказать, что сейчас действительно очень многие производители снабжают свои продукты OPC DA серверами. Чего нельзя сказать о других спецификациях.
Среди программ высокого уровня аналогичная картина. Спросом пользуется лишь OPC DA. Все известные
Из операционных систем технологию DCOM поддерживают следующие:
В других распространенных операционных системах поддержки DCOM нет.
Перспективы
Итак, в настоящее время картина далеко не идеальна. Еще довольно много оборудования и ПО не охвачено OPC-технологиями. Даже технологией DA. Но нам представляется, что сейчас в мире налицо некий бум OPC, по крайней мере, в отношении опять же DA. Думается также, что Microsoft рано или поздно доведет все до желаемого уровня по всем направлениям. Тем более что альтернативных вариантов пока нет. Мы имеем в виду не COM/DCOM, а именно спецификации на обмен технологическими данными. Поскольку для COM/DCOM замена как раз имеется — CORBA. Это действительно изначально платформенно-независимая технология взаимодействия приложений. Но это не обмен технологическими данными, реализующий более высокий уровень абстракции. Кстати, заметим, что на рынке имеются OPC-шлюзы к CORBA (это возможно, как и к любому другому протоколу).
Однако, несмотря на такие планы, организация OPC Foundation своей политикой сдерживает развитие стандарта. Документация с описанием интерфейсов доступна только членам данной организации. Членство стоит от нескольких тысяч долларов, что недоступно не только для разработчиков-одиночек, но даже для многих организаций. Этим и объясняется популярность OPC DA, документация по данному интерфейсу долгое время была доступна свободно. Как результат многие фирмы, не желающие связываться с довольно капризной технологией, имеющие в штате хороших программистов нижнего уровня и работающие с ограниченной номенклатурой контроллеров используют для своих SCADA-пакетов технологию CORBA.
Заключение
Технология OPC предлагает стандарты для обмена технологическими данными, в которые заложены самые широкие возможности. Учитывая большой авторитет вовлеченных в данную деятельность фирм, можно ожидать, что технология OPC будет набирать силу. Это перспективная технология для интеграции разнородных систем. Хотя процесс становления еще далеко не завершен и есть много проблем, которые предстоит решить.
Технология REST вместо OPC в системах промышленной автоматизации
Данный топик просвещен проблеме обмена данными в системах промышленной автоматизации м\у ПЛК и различным программном обеспечении. Прежде чем приступить непосредственному к изложению, хочу сказать, что нахожусь в дурацком положении… Дело в том, что основная часть моих коллег по цеху не являются ИТ-специалистами и работаю в рамках тех инструментальных средств, которые являются стандартом «де-факто» — SCADA пакеты, среды разработки для ПЛК и OPC сервера. Мало кого из них интересует, что находится под «капотом» этих инструментов, хотя большинство проблем, об которые они спотыкаются, кроются именно там и заложены в базовых технологиях. С другой стороны АСУ ТП довольно специфичная область и я не уверен, что программист без опыта работы в данной сфере сможет проникнутся тем, что я попытаюсь донести в этом посте. Вот и получается, что данный топик предназначен для небольшого процента специалистов, которые разбираются в ИТ и АСУ ТП одновременно.
Критика OPC
С развитием АСУ ТП перед производителями ПЛК и программного обеспечения встала проблема взаимодействия м\у устройствами и ПО работающими по разным протоколам. Решением этой проблемы по инициативе Microsoft стал протокол OPC в основе которого первоначально лежала DCOM технология. Данный протокол на текущий момент используется повсеместно и не смотря на довольно развитую номенклатуру спецификаций, подавляющее большинство реализаций основывается на DCOM технологии, что и стало причиной множества проблем:
Как видите проблем достаточно много, чтобы начать поиск альтернативы.
REST в промышленной автоматизации
Когда я в качестве хобби занимался разработкой веб приложений на RubyOnRails, я был поражен как просто решаются задачи передачи данных с помощью REST модели! Тогда я задумался о возможности применения такого подхода в АСУ ТП. Как позже оказалась, что данная идея уже сформулирована специалистом из Австралии Томом Тoденхэмом, здесь можно прочитать его труд по этой теме (или мой перевод). Чтобы пробудить интерес к этой идеи, приведу тезисы о ее преимуществах:
Что такое opc сервер простыми словами
OPC (OLE for Process Control) — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. Многие из OPC протоколов базируются на Windows-технологиях: OLE, ActiveX, COM/DCOM. Такие OPC протоколы, как OPC XML DA и OPC UA являются платформо-независимыми.
Создание и поддержку спецификаций OPC координирует международная некоммерческая организация OPC Foundation, созданная в 1994 году ведущими производителями средств промышленной автоматизации.
Девиз OPC Foundation: — «Открытые коммуникации по открытым протоколам».
Содержание
Стандарты
OPC — набор спецификаций стандартов. Каждый стандарт описывает набор функций определенного назначения. Текущие стандарты:
Назначение
Стандарт OPC разрабатывался с целью сократить затраты на создание и сопровождение приложений промышленной автоматизации. В начале 1990 года у разработчиков промышленного ПО возникла потребность в универсальном инструменте обмена данными с устройствами разных производителей или по разным протоколам обмена данными.
Суть OPC проста — предоставить разработчикам промышленных программ универсальный фиксированный интерфейс (то есть набор функций) обмена данными с любыми устройствами. В то же время разработчики устройств предоставляют программу, реализующую этот интерфейс (набор функций).
Версии
На данный момент последней версией спецификации OPC DA является версия 3.0, однако наиболее распространенной пока является версия 2.05a. Недавно разработанный стандарт OPC UA (Unified Architecture) унифицирует набор функций для обмена данными, регистрации событий, хранения данных, обеспечения безопасности данных.
OPC DA Version 2.05a
Наиболее широко используемая. В этом стандарте помимо синхронного обмена данными, введена поддержка асинхронного обмена данными. Асинхронный обмен данных позволяет продолжать выполнение программы без ожидания ответа устройства. Этот метод снижает нагрузку на сеть и должен быть рекомендован как основной. Получение данных реализуется с помощью callback-функции пользовательской программы, которая вызывается в момент прихода ответа от устройства.
OPC Unified Architecture
Спецификация OPC UA совмещает все преимущества предыдущих спецификаций и открывает новые горизонты для применения OPC-технологий. В частности, благодаря тому, что произошел отказ от использования COM-интерфейса, обеспечивается кросс-платформенная совместимость. Новый стандарт уже изначально позволяет обеспечить более высокий уровень безопасности данных, чем OPC DA. Кроме того, новая спецификация дает возможность организации передачи информации через сеть интернет.
Инструментарий
Чаще всего для создания приложений с поддержкой OPC используют языки программирования Delphi, C++, C# или Visual Basic.
Уровни управления
Исходя из области применения OPC-серверов в АСУ предприятия различают несколько уровней управления:
Каждый из этих уровней может обслуживаться OPC-сервером, поставляя данные OPC-клиенту на более высоком уровне или даже «соседу».
Возможные области применения OPC-серверов в АСУ предприятия
Если имеется оборудование, например плата АЦП, управляемая через драйвер на компьютере с Windows или другой ОС, поддерживающей COM/DCOM, то это самый главный кандидат на реализацию OPC-сервера непосредственно поверх драйвера.
Замена устройства не потребует изменения остальных приложений: OPC-сервер изменяется, но сам OPC-интерфейс поверх него остается прежним.
При наличии устройства, управляемого через какой-нибудь сетевой протокол, вполне возможна реализация OPC-сервера, получающего данные по этому протоколу. Единственная особенность — следует предусмотреть механизмы восстановления связи в случае сбоев.
Несколько более сложной будет схема при работе управляющих приложений на компьютере, не поддерживающем COM/DCOM. В этом случае применим двухкомпонентный OPC-сервер. На стороне ОС, не поддерживающей COM, устанавливается сетевой модуль, который, с одной стороны, связан с приложением(ями), а с другой — через сеть с OPC-сервером. Заметим, что сетевой модуль может быть стандартным, как, например, ISaNet в системе ISaGRAF. В этом случае необходимо разработать только OPC-сервер. Иногда сетевой модуль создаётся специально для OPC-сервера. Возможна даже реализация, при которой этот модуль не ориентирован на конкретное приложение, а предоставляет некоторый API-интерфейс для любых приложений, желающих обслуживаться с помощью OPC. Так действует OPC-сервер для операционной системы OS-9.
Ещё одна разновидность OPC-сервера — шлюз к сети полевой шины, такой, как Profibus или LonWorks. Реализация этой схемы очень похожа на предыдущие случаи. Скорее всего, на компьютере с ОС Windows будет установлен адаптер fieldbus-сети, а OPC-сервер будет взаимодействовать с этой сетью через драйвер адаптера. В Internet можно найти немало таких примеров.
Идея подобной схемы достаточно очевидна. Сеть полевой шины работает в жестком реальном времени, а OPC предоставляет менее требовательный шлюз к этой сети из приложений более высокого уровня.
Можно назвать много других мест применения OPC: для работы с базами данных в качестве вспомогательных или промежуточных OPC-серверов и т. д. Технология DCOM не очень пригодна для глобальных сетей. Поэтому для привлечения к OPC-технологии Internet-технологий возможен такой путь: расширение Web-сервера является OPC-клиентом, собирающим данные от OPC-серверов. А на стороне клиентов запускается динамическая html- или xml-страница, получающая данные от этого Web-сервера. Ее можно сделать даже OPC-сервером для других приложений.
Полезность применения OPC с точки зрения интеграции достаточно прозрачна и вытекает из самой сути OPC. Это стандарт на интерфейс обмена данными с оборудованием. Первое преимущество — если вы заменяете какой-нибудь компонент, то нет нужды корректировать другое ПО, так как даже при замене драйвера поверх него работает OPC. Второе — если вы хотите добавить в систему новые программы, нет необходимости предусматривать в них драйверы устройств, кроме OPC-клиента, разумеется. Ну и так далее.
Состояние дел
В настоящее время общепризнанным стандартом является только спецификации OPC DA и OPC HDA, а остальные спецификации только начинают завоевывать себе место под солнцем. Не все спецификации завершены, по крайней мере, с точки зрения интерфейса автоматизации (например, для ОРС-Batch уже существует версия 2.0 custom-интерфейса, и только 1.0 — для интерфейса автоматизации. Для некоторых других спецификаций тоже существует отставание интерфейсов автоматизации от custom-интерфейсов).
Соответственно широкое распространение получил лишь стандарт OPC DA. Можно сказать, что сейчас действительно очень многие производители снабжают свои продукты OPC DA серверами. В последние годы активно развивается стандарт OPC HDA. Чего нельзя сказать о других спецификациях.
Из операционных систем технологию COM/DCOM поддерживают следующие:
В других распространенных операционных системах поддержки COM/DCOM нет.
Перспективы
Организация OPC Foundation своей политикой сдерживает развитие стандарта. Документация с описанием интерфейсов доступна только членам данной организации. Членство стоит от нескольких тысяч долларов, что недоступно не только для разработчиков-одиночек, но даже для многих организаций. Этим и объясняется популярность OPC DA, документация по данному интерфейсу долгое время была доступна свободно. Как результат многие фирмы, не желающие связываться с довольно капризной технологией, имеющие в штате хороших программистов нижнего уровня и работающие с ограниченной номенклатурой контроллеров используют для своих SCADA-пакетов технологию CORBA.
Заключение
Технология OPC предлагает стандарты для обмена технологическими данными, в которые заложены самые широкие возможности. Учитывая большой авторитет вовлеченных в данную деятельность фирм, можно ожидать, что технология OPC будет набирать силу. Это перспективная технология для интеграции разнородных систем. Хотя процесс становления еще далеко не завершён и есть много проблем, которые предстоит решить.
ЦП Автоматизированные системы управления и промышленная безопасность
БК Автоматизированные системы управления и кибернетика
28. 29. Технология ОРС. OPC-сервер и OPC-клиент.
OPC (OLE for Process Control) — технология связывания и внедрения объектов для систем промышленной автоматизации. Технология OPC определяет способ обмена данными между двумя программами на ПЭВМ под управлением ОС Windows. Разработана международной организацией OPC Foundation как промышленный стандарт для взаимодействия программ, обслуживающих комплексы телемеханики разных производителей. Опубликована спецификация OPC — набор документов, определяющий правила для реализации взаимодействия.
Технология OPC определяет 2 класса программ: ОРС-сервер (OPC server), непосредственно взаимодействующий с аппаратурой телемеханики, и ОРС-клиент (OPC client), получающий данные от ОРС-сервера для дальнейшей обработки и передающий в ОРС-сервер команды управления.
Используя спецификацию ОРС, производитель аппаратных средств имеет возможность разработать программу-сервер, обеспечивающую доступ к данным программам–клиентам различных производителей программного обеспечения. В свою очередь, производители ПО имеют возможность получать данные для обработки от нескольких различных систем по стандартному интерфейсу.
Структурная схема взаимодействия между аппаратурой, серверными и клиентскими программами: 
Как видно из схемы, программа ОРС-сервер выполняет непосредственное взаимодействие с аппаратурой, используя аппаратные интерфейсы компьютера. ОРС-cервер обеспечивает сбор данных, передачу команд управления, диагностику каналов связи и т.д. OPC-сервер создает программные интерфейсы, обеспечивающие доступ к данным.
Программа OPC-клиент получает данные через интерфейс сервера и выполняет их комплексную обработку — использует для визуализации, строит графики, выводит на печать, сохраняет на диске и т.д.
Программы могут взаимодействовать по технологии ОРС как на одной и той же ПЭВМ, так и на разных, взаимодействуя через локальную сеть (при этом ОРС-сервер должен работать под ОС класса Windows NT).