现场总线用户层协议的研究与实现

摘要

现场总线是应用于工业现场的、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节点数字通信的系统.OPC规范和IEC 61499标准在现场总线控制系统中均属于用户层协议,二者都基于组件技术.文中在简要介绍微软组件对象模型(COM)和OPC技术规范的基础上,讨论OPC服务器的设计原则、设计方法和设计步骤,以SmartOPC,OPC Genie,LightOPC三种开发工具设计数据采集模块的OPC服务器,组态软件以OPC服务器作为中间层实体采集来自数据采集模块的数据.结果表明,OPC服务器能使监控软件(SCADA,HMI)以统一方式访问现场设备,实现监控软件与设备的无缝集成,避免了为不同硬件设备开发驱动程序的重复劳动.利用OPC开发库设计服务器方便快捷.文中根据服务器设计的可移植性和通用性要求得出OPC开发库的设计思想,以LightOPC库为基础用Visual C++设计以DLL为形式的开发库,并给出标准COM/OPC接口和库API的设计方法以及库的使用步骤和实例.IEC 61499标准是分布式工业过程与控制系统中的功能块标准.介绍IEC 61499功能块系统的结构、优势和设计模式,使用FBDT软件和MVC模式创建仿真实例.提出在Windows平台下利用COM技术实现三层体系的方案,并对OPC技术和IEC 61499系统从技术、层次和作用三方面进行比较.

目录

文摘

英文文摘

前言

1绪论

1.1工业控制技术发展趋势

1.2 OPC技术概述

1.3 IEC61499标准概述

1.4小结

2组件对象模型和OPC技术基础

2.1软件复用与面向对象程序设计

2.2组件技术与COM

2.3 COM简介

2.3.1概述

2.3.2接口和组件

2.3.3 COM接口

2.3.4 HRESULT、GUID、注册和COM库函数

2.3.5类厂和组件的注册

2.3.6组件重用——包容和聚合

2.3.7 EXE服务器

2.3.8自动化和分发接口

2.3.9多线程与套间

2.4 OPC技术基础

2.4.1 OPC主要规范

2.4.2 OPC运行机制

2.4.3 OPC的应用

2.4.4 OPC的性能

2.5小结

3 OPC服务器设计

3.1概述

3.2服务器结构

3.3设计方法

3.4设计步骤

3.5设计实例

3.5.1利用SmartOPC开发OPC服务器

3.5.2利用OPC Genie开发OPC服务器

3.5.3利用LightOPC开发OPC服务器

3.6小结

4 OPC开发库设计

4.1设计形式

4.2 OPC接口实现

4.3开发库API设计

4.3.1设计原则

4.3.2 API函数详述

4.4使用步骤和实例

4.5小结

5基于功能块的控制系统设计

5.1体系结构

5.1.1功能块(Function Block)

5.1.2资源(Resource)

5.1.3设备(Device)

5.2体系实现

5.2.1功能块实现

5.2.2资源实现

5.2.3设备实现

5.3功能块的优点

5.4基于功能块的系统设计模式

5.4.1分布式应用

5.4.2代理(Proxy)

5.4.3 MVC(Model/View/Controller)

5.5系统设计和仿真实例

5.6 IEC 61499体系与OPC比较

5.6.1技术

5.6.2系统层次

5.6.3设计目的和作用

5.7小结

结束语

参考文献

作者在研究生期间发表论文和参加课题

致谢