基于OPC技术的飞行器测试与控制系统设计

代表了与服务器中的某个数据的连接，但它并不是数据源，而是仅仅是与数据源的连接。OPC组件对象并不提供对外接口，客户不能直接对之进行操作，所有操作都是通过组对象进行的。

2 飞行器测试与控制系统

2.1 系统组成及构架

飞行器测试与控制系统是一个分布式局域网络系统，如图2所示。主要包括以下子系统：总线测试系统、测控测试系统、GNC测试系统、供配电系统、测试等效系统、总控测试系统，其中测控测试系统设备为射频信号处理设备，暂不支持OPC协议。

系统设备分为三个层次，分别为现场设备层、数据服务层和监控管理层。现场设备层位于底层，由各个子系统下的单元测试设备组成，主要有PLC单元、PXI单元、1553b总线、RS422总线、信道处理单元、供电单元组成。数据服务层由总控服务器、数据库服务器和多个安装OPC服务器的终端组成，OPC服务器中封存了不同设备的各种驱动程序，能够将采集的数据转换为统一的OPC数据格式，通过总线技术和网络技术发送到监控管理层，利用ODBC将数据保存在数据库中。监控管理层主要是OPC客户端和应用程序，通过图形、表格、曲线、虚拟操作面板等方式显示处理飞行器测试数据。

图2 飞行器测试与控制系统网络组成图

2.2 OPC技术的必要性及重要性

飞行器测试与控制系统的主要设备来自各大厂商，主要有西门子、National Instrument、AB等厂商，不同的厂商的设备之间缺少统一的数据交互平台，各设备需使用专用的驱动程序，与目前的设备统一集中管理的设计理念存在较大差距。

采用OPC服务器技术，由OPC驱动程序读取OPC服务器中的变量，从而实现对不同厂商、不同区域的设备进行集成监控，使得工业控制具有更简单的系统结构、更长的寿命、更低的价格，同时现场设备与系统的连接也更加简单、灵活、方便，主要应用的内容如下：

（1）采用OPC接口实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写，可以编

制符合标准OPC接口的客户端应用软件完成数据的采集任务；

（2）OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以

及对其操作、编辑的方法；

（3）OPC提供了OPC服务器发生异常以及OPC服务器设定事件到来时向OPC客户发送通

知的一种机制，通过使用OPC技术，能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件，并给予相应的处理；

（4）工控软件开发中冗余技术是一种非常重要的技术，它是系统长期稳定工作的保障。

OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余，而且具有较好的开放性和操作性；

（5）借助微软的DCOM技术，OPC实现了高性能的远程数据访问，从而使得工业控制软件

之间的数据交换更加方便。

3 OPC技术的实现

3.1 OPC服务器

OPC服务器开发是基于使用面向对象的技术，可以使用适用于VC++编程环境快速开发包KOSRDK，将OPC规范所定义的COM接口实现封装动态链接，通过调用KOSRDK.DLL的接口函数将数据传输到数据缓冲区，形成本地列表，并经过OPC服务器的驱动将数据进行传递，生成OPC服务器列表，供客户层使用。开发者通过类的派生以及重载函数，实现数据的访问和提交，简化OPC服务器的开发过程。

利用KOSRDK在VC++环境下开发OPC服务器的流程如下：

（1）调用KOS_Init进行初始化；

（2）初始化成功后注册回调函数；

（3）利用KOS_AddItem添加OPC点到OPC Server DLL中，通过客户端检索和使用OPC点；

（4）通过KOS_UpdataItem更新地址空间内的OPC点数据信息，将设备的实时信息和状态反馈给客户端；

（5）运行结束时需要删除OPC点和反初始化，分别通过KOS_RemoveItem和KOS_UnInit

两个函数实现。

3.2 OPC客户端的开发

OPC客户端开发需根据OPC逻辑对象模型包含OPC server对象、OPC group对象和OPC item对象，每类对象都包括一系列接口。

（1）OPC server对象主要功能为创建和管理server内部状态信息及OPC group对象。

（2）OPC group对象主要功能为管理OPC group对象内部状态信息及OPC item对象，同时对OPC服务器内部的实时数据进行存取。OPC group主要属性包括组名（group name）、组激活状态标识（ActiveStatus）、服务器提供客户程序提交数据刷新速率（Update Rate）等。

（3）OPC item是非COM对象，在OPC标准中用来描述实时数据，代表了与服务器中的数据连接。每个item主要属性包括ActiveStatus、Value、Type等等。

OPC 客户端开发使用VC6.0工具，界面设置如图3所示，其中Property为Item的类型选择，可选择Value（数据值）或Switch（开关状态），Computer为OPC Server在网络上的计算机名，OPC Server为选择的服务器名，Item为数据，Update Rate为刷新频率默认50ms，Auto Connect为与自动连接开关。通过Add和Remove添加Item的数据项。

图3 OPC 客户端数据设置界面

3.3上位机软件的开发及应用

飞行器测试与控制系统的上位机监控软件需含指令发送、数据采集、加电时间统计、数据存储、故障报警等功能。

上位机监控软件界面如图4所示。表头型显示控件与按钮型控制控件的OPC Item类型为Value型，指示灯显示控件的OPC Item类型为Switch型，主从切换用于控制界面为主机或从机，避免误操作，网络可以设置OPC的各个参数值与类型。

图4 监控软件界面

测试结果表明，基于OPC技术的飞行器测试与控制平台各项功能正常、稳定，大幅缩减了系统内部协议的复杂度，提高了系统的通用化程度和测试效率。

4 结语

OPC技术为现场设备、控制系统应用、管理应用软件之间提供了开放、统一的标准接口，很好地解决了网络异构数据集成问题。而且OPC技术使设备生产厂商和应用程序开发的工作分离，应用程序开发人员无需重复开发设备驱动程序，只需开发一套接口就可以和不同设备相连。利用OPC技术开发集成监控系统能缩短开发周期，提高互连互操作性可扩展性、可维护性、适应性和经济性。本文遵循OPC标准设计开发了服务器和客户端，实现了集成监控系统的数据采集与处理、参数的监测与控制以及数据存储的功能。

参考文献：

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Zhou Lei，Liu Dacheng，Zhou Chuanfu. Design andrealization of data access server based on OPC specification[J].Control&Auyomation，2007，23（1）：264-266.

作者简介：卢逸斌，男，学士，上海宇航系统工程研究所，工程师，从事飞行器综合测试。

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