Co je OPC

OLE for Process Control (OPC) představuje první úspěšnou iniciativu standardizující komunikační rozhraní mezi prvky průmyslové automatizace — průmyslovými automaty, čidly a akčními členy na jedné straně a řídicími či operátorskými počítači a průmyslovými informačními systémy na straně druhé. Ze standardu OPC profitují především uživatelé, kteří díky němu přestávají být vázáni na programové a technické vybavení podporující pouze vlastnické protokoly zavedených firem (zejména pokud tyto firmy brání své postavení právními překážkami zabraňujícími implementaci daného protokolu třetím stranám). Standard OPC spravuje nezisková organizace OPC Foundation (http://www.opcfoundation.org/) a implementace tohoto standardu je dostupná všem bez jakýchkoliv licenčních poplatků.

OPC tvoří programovou vrstvu mezi technickým vybavením a programy s tímto hardware komunikujícími. Prvky průmyslové automatizace vybavené OPC serverem jsou nyní podobně snadno a bezproblémově použitelné jako např. grafické karty vybavené ovladačem pro daný operační systém – nikdo není nucen zabývat se technickými detaily konstrukce čipu dané karty a jejím programovým rozhraním, stačí instalovat ovladač a vše pracuje. Stejně tak stačí na daném počítači instalovat patřičný OPC server pro použitý hardware a programy schopné se na tento server napojit (OPC klient) jsou s tímto hardware schopny komunikovat.

Technicky je standard OPC založen na komponentové technologii COM firmy Microsoft. Název sice napovídá spíše na použití nadstavby COM pro tvorbu složených dokumentů – OLE (Object Linking and Embedding), ale dnes lze jen těžko stanovit hranici kde končí COM a kde začíná OLE, zvláště když se do hry zapojí další marketingové názvy, jako např. „Active X“. Protože sama firma Microsoft technologii COM používá k implementaci řady komponent v operačních systémech Windows, je COM široce podporován a obsahuje řadu vlastností velmi užitečných i pro OPC, jako například globální registraci komponent (každý OPC klient přesně ví jak se dostat k OPC serveru), kategorie komponent (OPC klient může snadno zjistit které OPC servery a jakých verzí jsou na daném počítači dostupné) apod.

Univerzální OPC server

Univerzální OPC server je zcela nový produkt, ke komunikaci se zařízením využívá ovladače systému Control Web. Pro všechna zařízení, k nimž existuje ovladač kompatibilní se systémem Control Web, existuje nyní také plnohodnotný OPC server. OPC server na jedné straně komunikuje prostřednictvím ovladače s určitým zařízením a na druhé straně nabízí plno hodnotné standardní OPC rozhraní. K OPC serveru je možné připojit libovolné množství zařízení různých typů (vždy prostřednictvím ovladače). S OPC serverem může samozřejmě komunikovat libovolný počet klientů. Data z jednoho zařízení tak může sdílet více klientů. Adresní prostor všech zařízení je mapován do hierarchického adresního prostoru OPC serveru.

OPC server pro ovladače Control Web podporuje všechna povinná rozhraní podle standardu OPC Data Access verze 2. Existují tedy čtyři základní způsoby výměny dat mezi serverem a klientem.

• Synchronní komunikace se zařízením je vždy blokující. To znamená, že požadavek klienta - čtení nebo zápis dat je dokončen, až jsou data přenesena z/do fyzického zařízení.

• Synchronní komunikace s vyrovnávací pamětí. Server poskytuje klientům hodnoty z vlastní vyrovnávací paměti. Nezávisle na komunikaci s klienty musí server zajistit periodické obnovováni těchto hodnot.

• Asynchronní komunikace je neblokující. Klient pouze oznámí, které hodnoty chce číst nebo zapsat. Po dokončení komunikace server informuje klienta.

• Periodická komunikace. Server může sám periodicky číst data z připojeného zařízení a uchovávat je ve vyrovnávací paměti. Při změně některých hodnot může informovat klienty.

Všechny typy komunikace je možné libovolně kombinovat. Jeden klient může část dat číst synchronně a část dat asynchronně. Je samozřejmě možné ještě před dokončením asynchronní komunikace zahájit další asynchronní nebo synchronní komunikaci.

Univerzální OPC server poskytuje rozhraní BrowseServerAdresSpace (v OPC specifikaci je označeno jako nepovinné). Toto rozhraní umožňuje klientům procházet celý adresní prostor serveru. Díky tomu je správné nastavení klientských aplikací velmi snadné. Adresní prostor OPC serveru pro ovladače Control Web je vždy hierarchický (OPC specifikace umožňuje serverům definovat “plochý“ nebo hierarchický adresní prostor). Adresní prostor je rozdělen podle připojených zařízení. Datovými elementy (v OPC specifikaci “Items“) jsou kanály ovladačů připojených zařízení. Každý kanál je (stejně jako v celém systému Control Web) identifikován svým číslem a zpravidla odpovídá určité části adresního prostoru připojeného zařízení.

Součástí OPC serveru je velmi přehledné konfigurační rozhraní. Je zde možné kdykoliv za běhu OPC serveru připojit nebo odpojit zařízení, případně změnit konfiguraci (například rozšířit rozsah komunikovaných elementů). Díky několika jednoduchým průvodcům a grafickému inspektoru ovladačů je konfigurace serveru velmi snadná. OPC server dále nabízí diagnostické rozhraní, které umožňuje online sledovat stav všech komunikovaných elementů, jejich hodnoty a požadavky na komunikaci ze strany klientů. Všechny chyby při komunikaci mezi serverem a klienty (například pokus o komunikaci neexistujícího elementu) jsou zaznamenávány. Díky tomu jsou diagnostika a sledování běhu celého systému jednoduché a vždy k dispozici.

Rozhraní ovladačů systému Control Web, které OPC server využívá, je otevřené a kompletně popsané v dokumentaci. Díky tomu je tvorba OPC serveru pro libovolné zařízení velmi jednoduchá. Stačí vytvořit ovladač pro Control Web, ten navíc zcela jistě najde uplatnění při tvorbě vizualizačních aplikací.

OPC server a jednotky DataLab

K OPC serveru můžeme připojit například jednotku DataLab IO s modulem 8 digitálních výstupů. Vytvoříme konfiguraci ovladače jednotek DataLab a kanály 101 až 108 budou odpovídat osmi digitálním výstupům. Ovladač připojíme k OPC serveru a nastavíme jeho jméno „Datalab_OUT“. Adresní prostor serveru je na obrázku. Jméno konkrétního datového elementu vytvoříme jednoduše ze jména ovladače a čísla kanálu. Například první digitální výstup je všem OPC klientům přístupný pod jménem „Datalab_OUT.101“.

Další informace o jednotkách DataLab naleznete v sekci DataLab IO.

DCOM

Díky technologii DCOM (Distributed COM), je možné spustit OPC server pro ovladače Control Web na vzdáleném počítači. Protože DCOM je síťová technologie, je nutno jej správně konfigurovat z hlediska bezpečnosti. Uživatelé vytvářející OPC servery na vzdálených počítačích musí mít k těmto počítačům povolen přístup. Také ne všechny počítačové sítě umožňují provoz na IP portech, které DCOM využívá a otevření těchto portů může vyžadovat zásah správce sítě. To vše je nutno mít na zřeteli při nasazování OPC serverů přístupných přes DCOM.