Вопрос №6. Протокол обмена данными и орс-сервер
В ходе проектирования систем автоматизации биотехнологических процессов возникает необходимость соединить контрольно-измерительную систему с компьютером. Лучше использовать стандартный протокол обмена данными между системой управления и компьютером.
Использование стандартного протокола имеет ряд преимуществ, таких как:
Возможность использования в системе оборудования собственной разработки с совместимым оборудованием сторонних производителей;
Использование стандартных функций, формата кадра, последовательности кадров, обработки ошибок коммуникации и исключительных ситуаций;
Выбор характеристик разработчиком, таких как: тип средств связи, скорость обмена, проверка на четность, число стоповых бит, режим передачи;
Быстрое внесение изменений в протокол обмена;
Использование стандартных библиотек;
Возможность работы нескольких специалистов с программой;
Использование устройств и приборов сторонних производителей.
Для связи между промышленным компьютером и контроллером используется OPC (OLE for Process Control)-сервер. Термин OPC обозначает семейство стандартов, описывающих технологии взаимодействия между собой разработанных для области промышленной автоматизации программных средств различных производителей. Как правило, речь идет об унифицированных драйверах, с помощью которых программные средства верхнего уровня систем автоматизации (прежде всего, SCADA систем) могут опрашивать оборудование. В случае использования OPC-серверов схема получения данных выглядит так: OPC-сервер, при помощи встроенного драйвера получает данные с нижнего уровня, анализирует их, устанавливает признак качества и метку времени и передает данные по интерфейсу OPC клиенту.
Технология OPC была разработана для унификации механизмов взаимодействия программного обеспечения систем управления с аппаратурой этих систем. В рамках этой технологии OPC-серверы собирают данные от контроллеров и предоставляют их OPC-клиентам (например, SCADA-системам). Любой OPC-клиент может обмениваться данными с любым OPC-сервером вне зависимости от специфики устройства, для которого разрабатывался конкретный OPC-сервер.
В качестве примера можно привести процесс создания двух протоколов обмена данными на основе Modbus: первый между компьютером и контроллером (с использованием Universal Modbus OPC Server) и второй - между контроллером и периферийными устройствами. На основе Universal Modbus OPC Server был создан протокол обмена для связи промышленного компьютера и контроллера в тестовой системе управления биотехнологическим оборудованием. Окно Universal Modbus OPC Server представлено на рисунке 3.
Рис. 3 - Окно Universal OPC server
Обмен данными между промышленным компьютером и контроллером и между контроллером и периферийными устройствами осуществляется асинхронно, что исключает задержки по времени при передаче данных.