基于优化控制系统的OPC服务器软件开发

论文摘要

OPC（OLE for Process Control,用于过程控制的对象链接和嵌入）是基于Microsoft的OLE（Object Linking and Embedding,对象链接和嵌入）/COM（Component Object Model,组件对象模型）技术,为解决工业客户机与各种设备驱动程序间通讯而产生的一项工业技术规范和标准。OPC技术规范是OPC基金会制定的,它提供了统一的数据访问软硬件接口。由于OPC技术比传统数据存取方式（驱动程序法和动态数据交换法）更具开放性和先进性,已经得到越来越多的工控领域硬件和软件制造商的承认和支持,实际上已成为工业控制软件公认的标准。本文首先分析了OPC技术产生的背景、发展历史和国内外研究状况;其次,分析了优化控制系统在线实时优化、先进控制、软测量、模型仿真、异常预报等功能对实时共享数据库---OPC服务器的需求;接着重点分析了OPC应用程序设计的理论基础和设计方法,给出了OPC服务器的功能设计和软件开发的关键技术。并以Visual C++ 6.0为开发平台,基于OPC提供的统一接口标准,采用OPC数据存取2.05规范设计,开发了OPCDA服务器软件;此外,还分析了进程间共享内存的设计与实现问题,采用内存映射文件技术建立一段共享内存,解决了优化控制模块之间内存分配如何达最小化问题。结合优化控制软件的要求,给出了OPC服务器标签的设计。最后,以SUPCON DCS的A3000过程控制系统为背景,将OPC服务器成功地应用到优化控制软件中。采用OPC服务器作为优化控制软件系统的实时共享数据库,简化了系统的复杂性,提高软件运行的可靠性和稳定性,实现了各个优化控制模块之间的数据交换规范化,具有开放性和易于与其他系统进行互操作性等优点。初步应用结果证明了本文的OPC服务器设计及其软件开发的有效性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 OPC技术产生背景
• 1.3 OPC的发展历史及国内外研究现状
• 1.3.1 OPC的发展历史
• 1.3.2 OPC的国内外研究现状
• 1.4 课题研究的意义
• 第2章 OPC技术简介
• 2.1 OPC技术的本质---COM技术概述
• 2.1.1 COM的特点
• 2.1.2 COM对象的标识---CLSID和ProgID
• 2.1.3 接口的定义与IUnknown接口
• 2.1.4 接口描述语言IDL
• 2.1.5 接口函数的返回值（HRESULT）
• 2.2 OPC技术规范概述
• 2.3 OPC客户程序和OPC服务器
• 2.4 OPC服务器的对象组成
• 2.5 OPC的体系结构
• 2.6 OPC的数据访问方式
• 2.6.1 同步数据访问方式
• 2.6.2 异步数据访问方式
• 2.6.3 订阅式数据访问方式
• 第3章 基于优化控制的需求分析与OPC服务器的开发方案
• 3.1 基于优化控制的需求分析
• 3.1.1 优化控制软件变量结构需求
• 3.1.2 优化控制软件系统运行时序
• 3.1.3 多个客户端共享实时数据
• 3.1.4 设置各个客户端访问优先级
• 3.1.5 对多个客户端进行实时监控
• 3.2 OPC服务器的开发方案
• 第4章 OPC服务器的设计与开发
• 4.1 OPC服务器的功能概要设计
• 4.1.1 服务器界面模块
• 4.1.2 OPC标准接口实现模块
• 4.1.3 服务器初始化模块
• 4.1.4 与共享内存通信模块
• 4.2 OPC服务器的整体结构
• 4.2.1 C++调用OPC服务器的关键性代码
• 4.3 进程间共享内存的实现
• 4.3.1 基于Client/Server架构共享内存的实现步骤
• 4.3.2 进程同步的实现机制
• 4.3.3 共享内存的DLL形式
• 4.4 开发OPC服务器的关键技术
• 4.4.1 OPC服务器结构组织
• 4.4.2 OPC服务器句柄分配
• 4.4.3 OPC服务器标签设计实现
• 4.4.4 OPC服务器的注册
• 4.5 OPC服务器的测试
• 第5章 OPC服务器在优化控制软件中的应用
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢