基于OPC技术的MES过程信息集成框架

基于ERP/MES/PCS三层架构的现代集成制造系统模型如图1所示。其中ERP系统以财务分析/决策为核心的整体资源优化的技术，强调企业的计划性；MES系统以生产综合指标为目标的生产过程优化控制、生产运行优化操作的技术，强调计划的执行；PCS系统以设备综合管理控制为核心的技术，强调设备的控制。要实现企业综合自动化(即管控一体化)，处于中间层的生产执行系统MES是不可或缺的。

图1 ERP/MES/PCS三层架构集成制造系统

应用程序访问过程控制设备的方法有三种：

(1)驱动程序法，如图2所示，使用M个应用软件，N个设备，则驱动程序数目为M×N。缺点在于结构复杂，开发人员花费大量精力开发驱动程序。

图2 驱动程序法

(2)DDE方法，如图3所示，结构不太复杂，但需要专用DDE导出链表。缺点在于数据的传送速度较慢，功能缺乏柔韧性，可靠性难以令人满意，不适应分布式应用。

图3 DDE方法

(3)OPC方法，如图4所示，任何一种设备只需要提供一种驱动就可以供任何软件系统使用。与其他两种方法相比，优势在于结构简单，开发工作量小，数据传送速度快，可靠性高。

图4 OPC方法

OPC技术及其发展

OPC COM/DCOM技术

一般所指的OPC(Ole for Process Control)技术就是OPC-COM/DCOM技术，是以微软的COM、DCOM技术为基础，提供的一个公共接口集，用来进行过程控制和制造自动化软件模块间交换和共享数据使用户在系统开发过程中不必关心过程控制中的控制软件和设备的细节，从而为用户提供一种开放、灵活的即插即用软件解决方案，并且最大限度地减少了硬件、软件供应商的开发和维护费用。

OPC COM/DCOM标准采用的是客户/服务器结构，要求所有的硬件供应商将硬件设备驱动程序封装成独立的服务器，负责向OPC客户端不断地提供数据，应用程序开发商可以根据OPC的需要，使用任何语言来写出程序代码。上层应用作为OPC客户端，可以不包含任何通信接口程序，不必关心底层的硬件设备特性，也不必考虑软硬件如何通信，只要遵循数据接口协议，就能够从数据服务器中取得数据，从而能够实现数据的灵活配置和多种系统的真正集成。

OPC COM/DCOM标准主要包括实时数据访问接口(Data Access Interface)规范、报警及事件接口(Alarm and Event Interface)规范、历史数据访问接口(Historical Data Access Interface)规范、安全规范(OPCSecurity)、OPCBatch和OPC数据交换规范(OPC Data Exchange)等。实时数据访问接口规范面向实时数据处理；报警及事件接口规范面向高度敏感的实时数据；历史数据访问接口规范面向用来进行趋势显示、历史分析、报表的数据。

OPC XML技术

随着Web技术的发展，Web服务为OPC技术的进一步发展提供了更为广阔的前景。Web服务是创建可互操作的分布式应用程序的新平台，其主要目标是跨平台的可互操作性，Web服务是完全基于XML等独立于平台及软件供应商的标准，而新一代的Web编程通过广泛采用XML Web Services定义，使其可以实现基于Web的分布式计算和处理。

在近几年，XML由于其开放性和系统无关性，已经成为受欢迎的数据编码和交换格式。对应于现存的OPC-COM的接口，OPC基金会选择XML作为准确进行数据传输的使能技术。