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基于SCADA系统的广义DNC应用研究
利用SCADA技术搭建了数控系统可靠性测试系统，通过对广义DNC技术在SCADA系统的应用，实现了基于EtherCAT的数据采集以及基于OPC的数据存取客户端开发和基于力控的监控功能开发。该测试系统已正常运行于实际现场，实现了不同软、硬件设备的集成。
3 基于OPC标准的数据存取客户端开发
在工业控制中存在两类数据通信问题：第一个是控制系统如何与现场设备进行数据交换，第二个是工业过程管理等高级应用系统如何与计算机控制系统进行实时数据通信。对于由多种硬件和软件系统构成的复杂系统，OPC规范较好地解决了这个问题。
OPC是OLE for Process Control的简称，即用于过程控制的对象链接与嵌人。它定义了一个工业标准接口，基于微软的COM/DOOM (Component Object Mod-e1，组件对象模型/Distributed Component Object Mod-e1，分布组件对象模型)技术，使任何带有OPC接口的客户程序都可以采用统一的方式存取不同硬件厂商的设备，如图3所示模型，甚至可以将客户、服务器在物理上分开，分布于网络不同节点上，这使得控制系统、现场设备与工厂管理层应用程序之间具有更大的互操作性。
图3 OPC规范提出前后的C/S模型
目前应用最多的是OPC DA数据存取规范，该测试系统中涵盖前面提到的两类数据通信，只是该部分要解决的是第二类实时数据通信问题，由于现场底层设备被测信号基于EtherCAT进行采集，EtherCAT采集模块支持OPC标准，所以对于上位机中的数据存储展示基于OPC访问TwinCAT OPC服务器。文中就是基于OPC编写数据存取客户端程序实现对Ether-CAT采集数据的集中读取，继而将被测数据保存数据库中。
该测试系统中的TwinCAT OPC服务器提供定制接口和自动化接口，编程时，客户端程序通过自动化接口访问OPC服务器对象，利用服务器组件提供的服务器对象接口和组对象接口获取要读取的OPC项对象的相关信息，包括值、品质和时间戳，开发者只需要利用这些对象的属性、方法和调用事件过程编写应用程序。
ADO ( ActiveX Data Objects ， ActiveX数据对象)是一项容易使用并且可扩展的将数据库访问添加到Web页的技术，可以使用ADO去编写紧凑简明的脚本，以便连接到ODBC兼容的数据库和OLE DB兼容的数据源。采用ADO对象进行数据库的编程。其客户端开发流程图如图4所示。VB 6. 0中最终生成的开发界面如图5所示，点击文件菜单将应用程序生成.eXe可执行文件，生成OPC_ Client图标。
图4 OPC客户端应用程序流程图
图5 OPC客户端开发界面
4 基于组态软件的监控功能开发
在SCADA系统中，组态软件一般是位于监控层的专用软件，负责向下集中管理现场控制层，向上为管理层提供信息。如图1所示结构，研究基于力控组态软件对现场控制层被测对象过程量进行实时监控的功能以及进一步的存储技术。根据OPC技术的研究，在力控组态软件中将现场仪表、PLC， DDE， OPC等作为I/ 0设备集成封装在软件系统中，用户开发时只需针对具体用到的设备进行定义、配置就可以引用所需的数据变量并进行相关的界面开发和数据处理。图6显示了组态软件的数据处理流程，完成了相关的数据传输和处理，人机界面开发、实时数据库模块、设备组态与管理模块、网络应用于通信模块、控制策略模块、脚本语言编辑模块以及系统安全与用户管理模块等。
图6 组态软件的数据处理流程
通过对监控层的人机界面开发，实现对现场过程量的监控和数据的转储。对监控系统进行总体设计，统计数据点、规划组态窗口，列出主要组态功能的开发步骤，从软件配置、设备组态、数据库组态、监控窗口组态、实时和历史趋势组态、报表组态、报警组态以及辅助的用户管理、网络发布、向Oracle数据库转储数据等方面进行开发，并对人机主界面的运行功能进行调试，完成了对现场对象预定的监控功能开发。
5结论
基于SCADA系统架构搭建一套面向数控系统可靠性的测试系统，从系统中的数据通信和监控技术出发，主要研究了测试系统的总体方案构建及模拟实施，基于EtherCAT数据采集的通信方法，基于OPC技术的数据存取客户端开发，基于力控的监控功能开发以及用于传输NC程序的DNC功能应用。该测试系统已正常运行于实际现场，实现了不同软、硬件设备的集成。
(1)结合数据采集系统的实际配置过程研究了EtherCAT的数据采集原理和通信机制，基于其支持的TwinCAT OPC服务器开发了用于数据展示和存储的OPC客户端；
(2)基于力控组态软件开发了用于现场过程量的监控功能，实际调试了人机界面和报警控制功能，完成了预定监控功能的开发；
(3)根据测试需求，完成了面向数控系统可靠性测试系统的总体方案，并搭建了数据采集和存储物理系统用于测试数据的展示和后期分析。
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