隨著計算機技術和信息技術的不斷發(fā)展，環(huán)境監(jiān)控與安全防范系統(tǒng)在智能建筑中的應用越來越廣泛。隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴大，應用于工業(yè)控制領域的軟件與硬件設備的種類也越來越豐富，不同設備的通信協(xié)議也不盡相同，系統(tǒng)集成難度越來越大。因此，如何有效處理系統(tǒng)的互聯(lián)和互操作問題成為迫切需要解決的問題。由于OPC技術采用即插即用的軟件方式，統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問接口，簡化了系統(tǒng)集成環(huán)境，并且易于實現(xiàn)功能擴展，使控制系統(tǒng)進一步開放，從而使得每一個子系統(tǒng)都能夠自由的通信，實現(xiàn)了信息共享，所以OPC技術的應用越來越廣泛，已成為建筑智能化系統(tǒng)集成的一種新途徑。這里以智能建筑領域某環(huán)境監(jiān)控與安全防范系統(tǒng)為例，探討OPc技術的應用。

l 系統(tǒng)構建
    在某些智能樓宇中，對環(huán)境溫濕度、火災報警與人員出入管理有較高要求，因此一套設計合理、價格適宜的環(huán)境監(jiān)控與安全防范系統(tǒng)就顯得尤為重要。這里所設計研究的系統(tǒng)主要包括溫濕度監(jiān)控、火災報警和門禁控制3個子系統(tǒng)。由于現(xiàn)場設備種類和數(shù)量繁多并且在樓宇建筑內(nèi)分布廣泛，所以采用基于OPC技術的系統(tǒng)集成方案，從而成功的解決系統(tǒng)集成及各子系統(tǒng)之間的互聯(lián)性和互操作性問題。系統(tǒng)集成原理如圖1所示。

    各子系統(tǒng)OPC服務器封裝了子系統(tǒng)的訪問細節(jié)，并向上提供標準的OPC接口，集成平臺各應用軟件作為客戶端通過OPC標準接口模塊與子系統(tǒng)進行通信和控制，并對收集到的各個子系統(tǒng)信息進行整理、統(tǒng)計和分析，實現(xiàn)信息共享，協(xié)調(diào)各個子系統(tǒng)之間的工作，從而達到控制與管理的目的，實現(xiàn)了系統(tǒng)集成。

2 OPC技術簡介
    OPC(OLE for Process Control)即是把OLE應用于工業(yè)過程控制領域。工業(yè)控制領域要用到大量的現(xiàn)場設備，在OPC：出現(xiàn)以前，軟件開發(fā)商需要開發(fā)大量的驅(qū)動程序連接這些設備。由于不同設備或者同一設備不同單元的驅(qū)動程序有可能不同，軟件開發(fā)商很難同時對這些設備進行訪問以優(yōu)化操作，且一旦硬件系統(tǒng)改動或升級，應用程序就可能需要重寫；同時不同客戶有著不同的應用需求，不同硬件設備也存在不同的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，傳統(tǒng)集成方法已越來越不適應發(fā)展需要。

    OPC技術的出現(xiàn)有效地解決了這一問題。OPC建立在OLE規(guī)范之上，它為工業(yè)控制領域提供了一種標準的數(shù)據(jù)訪問機制。它將底層硬件驅(qū)動程序和上層應用程序的開發(fā)有效地分隔開，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)接口實現(xiàn)了不同設備協(xié)議間的數(shù)據(jù)互訪，不僅易于系統(tǒng)維護和升級，而且縮短了開發(fā)時間。

    OPC規(guī)范的內(nèi)容涵蓋了數(shù)據(jù)存取、事件報警、安全性等諸多方面，主要包括：數(shù)據(jù)存取規(guī)范、報警事件規(guī)范、歷史數(shù)據(jù)存儲規(guī)范、批量過程規(guī)范和安全性規(guī)范等。OPC開發(fā)包括OPC服務器和OPC客戶端兩個部分。[nextpage]

    其實質(zhì)是在硬件供應商和軟件開發(fā)商之間建立了一套完整的標準，只要遵循這套標準，數(shù)據(jù)交互對雙方來說就是透明的，OPC客戶端就可以方便地讀取OPC服務器中的數(shù)據(jù)，無需重復開發(fā)單獨的驅(qū)動程序，應用程序之間可以很容易地實現(xiàn)信息的共享與交互，從而大大降低集成成本。典型的OPC體系如圖2所示。

3 OPC數(shù)據(jù)訪問服務器的實現(xiàn)
    OPC服務器的實現(xiàn)一般有3種方法：通過快速開發(fā)工具開發(fā)OPC服務器；通過MFC(微軟基本類庫)提供的COM支持開發(fā)OPC服務器；通過ATL(活動模板庫)開發(fā)OPC服務器。

    由于OPC快速開發(fā)工具功能有許多限制，而MFC開發(fā)基于窗口的應用程序雖然比較方便。但它不是開發(fā)COM組件的理想工具，需要手工添加很多支持COM的基礎代碼。ATL是VC++提供專門針對COM應用開發(fā)的活動模板庫。它內(nèi)部的模板類實現(xiàn)了COM的一些基本特征。比如一些基本的COM接口，也支持COM的高級特征。如雙接口、連接點等，其基本目標是使COM應用開發(fā)盡可能的自動化。使用ATL可以快速地開發(fā)出高效、簡潔的代碼，同時對COM組件的開發(fā)提供了一定限度的代碼自動生成以及可視化支持。所以在此采用ATL研究OPC服務器的開發(fā)。

    OPCDA規(guī)范規(guī)定OPCDA Server包含3種對象：Server對象、Group對象和Item對象。Server對象包含了OPCDA Server的相關信息，它可以對Group對象進行添加、刪除，是Group對象的容器。Group對象包含了這個組的相關信息，并提供了邏輯上包含組織Item對象的機制。Item對象與數(shù)據(jù)項關聯(lián)，每個數(shù)據(jù)項必須具備Value，Quality和TimeStamp三個屬性。OPC數(shù)據(jù)訪問服務器程序結構如圖3所示。

    由于OPC數(shù)據(jù)服務器既要對底層硬件進行讀寫操作，又要通過OPC接口與客戶程序進行交互，為保證數(shù)據(jù)存取的效率，所以采用多線程模型，創(chuàng)建exe形式的進程外OPC服務器。實現(xiàn)OPC數(shù)據(jù)訪問服務器的主要步驟包括：

(1)用ATL創(chuàng)建一個exe進程外服務器。將OPCDA規(guī)范中的IDL文件，加入項目中進行編譯，將組件接口引入到工程中；

(2)添加OPCServer對象。創(chuàng)建一個簡單的ATL對象，命名為GstServer，按照OPC規(guī)范添加相應接口并實現(xiàn)其方法，其中AddGroup函數(shù)的實現(xiàn)是難點；

(3)添加OPCGroup對象。Group對象是通過Server對象的創(chuàng)建實現(xiàn)的，因此不需要類型庫，所以要在工程的OPCDA．cpp文件的對象映射中將其刪除，然后用聚合實現(xiàn)接口的添加：
BEGIN_COM_MAP()
    COM_INTERFACE_ENTRY_AGGREGATE()
    END_COM_MAP()[nextpage]

(4)定義一個類CGstItem添加Item對象。OPCItem無需實現(xiàn)任何接口功能，只要根據(jù)實際情況增加相應的功能函數(shù)，如根據(jù)OPCltem的名稱與數(shù)據(jù)源進行連接、讀寫數(shù)據(jù)源等；

(5)數(shù)據(jù)存儲區(qū)的設計。數(shù)據(jù)存儲區(qū)包含了服務器程序定義的數(shù)據(jù)項。要根據(jù)項的數(shù)目確定緩存的大小，使得每個項都有相對應的內(nèi)存空間；

(6)OPC服務器的結構和功能大同小異，主要的區(qū)別在于硬件驅(qū)動程序?？梢葬槍Σ煌O備開發(fā)相應的讀寫接口類，并與相應的OPC服務器里的項對象連接起來，實現(xiàn)OPC服務器對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的存取功能。

4 OPC客戶應用程序的實現(xiàn)
    在該集成系統(tǒng)中，通過自行開發(fā)的OPC客戶端實現(xiàn)集成平臺和子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。在應用程序運行時，客戶端將按照指定的采集頻率對數(shù)據(jù)進行采集。

    自動化接口封裝了COM底層的許多實現(xiàn)，使用戶能比較輕松地進行數(shù)據(jù)訪問，具有簡單、易于編程等優(yōu)點。該系統(tǒng)的OPC客戶端程序使用VB6通過OPC自動化接口實現(xiàn)OPC數(shù)據(jù)訪問。程序示例如下：
(1)啟動VB，新建一工程OPCClient，在VB主菜單的“工程”項中選擇“引用”，在彈出窗口可用的引用選項中選擇“OPC Automation 2．0”，就可以使用自動化接口；

(2)聲明使用的對象及變量

(3)連接OPC服務器、建立OPC組和添加OPC項

5 結 語
OPC作為一項逐漸成熟的技術已得到國內(nèi)外廠商的高度重視，許多公司都在原有產(chǎn)品的基礎上增加了對OPC的支持。由于統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問的接口，使控制系統(tǒng)進一步走向開放，實現(xiàn)了信息的集成和共享，所以用戶能夠得到更多的方便。相信隨著技術的發(fā)展，OPC會越來越廣泛地應用于工業(yè)過程控制領域。