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OPC服务器的开发及其在煤矿风机监控系统中的应用

作　者: 李占伟
导　师: 魏晋宏
学　校: 太原理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: COM技术 Modbus协议 OPC客户端 OPC服务器监控系统
分类号: TP277
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 129次
引　用: 3次
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内容摘要

OPC(OLE for Process Control)是由OPC基金会制定的一个工业控制软件接口标准,它以微软的COM/DCOM技术为基础,为工业控制软件定义了一套标准的数据访问接口,通过这些接口,应用软件之间能够无缝地集成在一起,实现了数据交换方式的标准化,提高了工业控制系统的开放性和互操作性。OPC技术采用客户/服务器模式,它将工控软件分为客户端和服务器两部分：硬件设备驱动程序封装成可独立运行的部分,称为OPC服务器；上层应用程序作为OPC客户端,它只需要遵循OPC接口标准,就能够从不同的硬件设备提供的OPC服务器中获取数据,从而可以灵活配置系统和实现多种系统的无缝集成。本文在深入研究COM技术和OPC规范的基础上,对OPC服务器的开发及其应用进行了研究,主要内容包括以下几个方面：1.开发了基于Modbus协议的OPC数据存取服务器。首先从总体上设计了OPC服务器的软件结构及实现流程,然后分别对各模块进行了详细设计和编程实现。其中详细设计了OPC对象与接口模块的数据结构和线程模型,采用VC++平台下的ATL辅助开发工具设计了OPCServer、OPCGroup两个标准的COM对象,详细分析了各对象的接口及其函数的实现流程,给出了关键的实现代码。同时结合实际需要以动态链接库形式封装了Modbus协议的串行驱动程序,使之成为支持Modbus协议的OPC服务器。2.编写了OPC客户端测试程序。介绍了OPC自动化客户端程序的开发流程及主要步骤,在VB开发环境下编写了OPC客户端测试程序。3.OPC服务器的测试。利用OPC测试工具对本文开发的OPC服务器进行了全面的功能测试,结果表明本文开发的OPC服务器通信可靠,支持多客户端访问,且能够实现远程通信。4.OPC技术的应用。在完成了OPC服务器和客户端开发的基础上,将OPC技术应用于煤矿主扇风机监控系统中,开发了功能完善上位机监控软件,实现了数据共享和远程监控功能,提高了系统的开放性和可扩展性。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-12
第一章绪论  12-20
  1.1 课题的研究背景及意义  12-13
  1.2 OPC技术概述  13-17
    1.2.1 OPC技术介绍  13-14
    1.2.2 OPC技术在工业控制领域的应用  14-16
    1.2.3 OPC技术的优越性  16-17
  1.3 OPC技术的发展历史及研究现状  17-18
    1.3.1 OPC技术的发展历史  17
    1.3.2 OPC技术的研究现状  17-18
  1.4 课题的研究内容与组织结构  18-20
第二章 OPC服务器的开发基础  20-36
  2.1 OPC规范研究  20-26
    2.1.1 OPC规范概述  20-21
    2.1.2 OPC规范定义的对象及接口  21-25
    2.1.3 OPC服务器的逻辑对象模型及其关系  25-26
  2.2 OPC的本质—COM技术研究  26-31
    2.2.1 COM技术概述  26-27
    2.2.2 COM对象和接口  27-29
    2.2.3 COM技术的连接点机制  29-30
    2.2.4 COM通信的实现  30-31
  2.3 ATL对COM组件的支持  31-32
  2.4 开发中需要注意的问题  32-33
  2.5 MODBUS协议概述  33-34
  2.6 本章小结  34-36
第三章 OPC数据存取服务器的设计与实现  36-74
  3.1 OPC服务器的分层结构及应用框架  36-37
  3.2 OPC服务器的软件结构  37-38
  3.3 OPC服务器的实现流程  38-39
  3.4 OPC对象与接口模块的设计与实现  39-54
    3.4.1 OPC对象与接口模块的实现流程  39-41
    3.4.2 OPC对象与接口模块的线程设计  41-43
    3.4.3 OPCServer对象的设计与实现  43-47
    3.4.4 OPCGroup对象的设计与实现  47-51
    3.4.5 OPCItem对象的设计与实现  51-54
  3.5 OPC数据通信的实现  54-65
    3.5.2 同步通信的实现  54-60
    3.5.3 异步通信的实现  60-65
  3.6 数据缓存区的设计  65-66
  3.7 设备驱动程序的实现  66-71
    3.7.1 接口函数的定义  66-68
    3.7.2 Modbus协议的实现  68-69
    3.7.3 串口通讯的实现  69-71
  3.8 用户界面的设计  71-72
  3.9 本章小结  72-74
第四章 OPC服务器的测试  74-82
  4.1 OPC客户端程序开发  74-77
  4.2 OPC服务器的测试  77-80
    4.2.1 测试环境配置  77-78
    4.2.2 OPC服务器的功能测试  78-79
    4.2.3 多客户端访问测试  79
    4.2.4 远程通信测试  79-80
  4.3 本章小结  80-82
第五章 OPC技术在煤矿风机监控系统中的应用  82-92
  5.1 风机监控系统概述  82-84
    5.1.1 通风系统结构  82
    5.1.2 监控系统构成与功能分析  82-84
  5.2 基于OPC技术的监控软件设计  84-87
  5.3 OPC服务器与监控软件之间的通信  87-89
  5.4 系统应用效果  89-90
  5.5 本章小结  90-92
第六章总结与展望  92-94
参考文献  94-98
致谢  98-100
攻读学位期间发表的论文  100

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