【正文】 本 科 生 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（申請(qǐng)學(xué)士學(xué)位）論文題目基于Modbus通信協(xié)議的智能儀表OPC服務(wù)器的開發(fā)2012年5月20日目 錄摘要 1Abstract 11 緒論 2 課題的選題背景及意義 2 OPC技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 本課題主要研究?jī)?nèi)容 32 Modbus總線技術(shù) 4 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) 4 Modbus技術(shù)歷史 4 Modbus通信協(xié)議 4 Modbus數(shù)據(jù)模型 4 Modbus地址參數(shù)表及通信結(jié)構(gòu) 5 Modbus 兼容分類 53 OPC技術(shù)規(guī)范 6 OPC技術(shù)歷史 6 OPC技術(shù)規(guī)范 6 COM技術(shù) 7 OPC服務(wù)器數(shù)據(jù)訪問方式 8 同步數(shù)據(jù)訪問 8 異步數(shù)據(jù)訪問 94 Modbus OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器的實(shí)現(xiàn) 9 OPC服務(wù)器要求分析 9 OPC服務(wù)器結(jié)構(gòu)框架 9 OPC服務(wù)器需要實(shí)現(xiàn)的功能 11 OPC服務(wù)器開發(fā)步驟 12 服務(wù)器組和項(xiàng)屬性實(shí)現(xiàn) 12 服務(wù)器與客戶端傳送機(jī)制 13 服務(wù)器與客戶端異步通報(bào)方式傳送機(jī)制 13 服務(wù)器與客戶端連接點(diǎn)方式傳送機(jī)制 14 OPC對(duì)象和接口 155 OPC服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)測(cè)試 15結(jié)論 18參考文獻(xiàn) 18附錄1 OPC組件的部分實(shí)現(xiàn)代碼 19附錄2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及運(yùn)行環(huán)境 21致謝 22滁州學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)基于Modbus通信協(xié)議的智能儀表OPC服務(wù)器的開發(fā)摘要: OPC（OLE for Process Control）是過程控制軟硬件與基于Windows平臺(tái)的應(yīng)用程序之間的通信通道，它已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)，被廣大廠商和用戶所接受。Modbus通信協(xié)議是監(jiān)控系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備的通信標(biāo)準(zhǔn)，可將Modbus報(bào)文信息傳輸于Internet中。隨著Modbus技術(shù)和OPC技術(shù)的發(fā)展，以及它們?cè)诠I(yè)領(lǐng)域中發(fā)揮的作用日益增加，研究基于Modbus的OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器成為了一個(gè)重要課題。本課題在Modbus協(xié)議和OPC規(guī)范基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了基于Modbus通信協(xié)議的OPC服務(wù)器的原理和開發(fā)過程。具體論述了OPC技術(shù)優(yōu)點(diǎn)；OPC傳輸?shù)娜N方法同步訪問、異步訪問、訂閱實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)；以及服務(wù)器實(shí)現(xiàn)過程中的關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵詞：Modbus通信協(xié)議；OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器；COM；智能儀表OPC Server Development of Intelligent Instrument based on the Modbus Communication ProtocolAbstract: OPC (OLE for Process Control) is a process control hardware and software based on Windows platform between the application program and the munication channel, it has bee a modern industrial automation and control standards, by the vast number of manufacturers and users to accept. The munication protocol of Modbus is monitoring system automation equipment, munications standards, the Modbus can be message transmission in Internet. With the Modbus technology and OPC technology development, as well as in the industrial field play an increasing role, based on the Modbus OPC data access server bees an important problem.This topic in the Modbus agreement and the OPC standard foundation, described in detail based on the munication protocol of Modbus OPC server principle and development process. Discusses the advantages of OPC technology。 OPC transmission for three methods synchronous access, asynchronous access, subscribe to realize the key technology in the process of server。 and the realization of the key technology.Key words: Communication protocol of Modbus。 OPC server。 COM。 Intelligent instrument1 緒論 課題的選題背景及意義計(jì)算機(jī)在當(dāng)今工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中發(fā)揮著日益不可替代的作用，工業(yè)控制領(lǐng)域中各種智能儀表都提供了和計(jì)算機(jī)的通信協(xié)議[1~3]。微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，引起了儀表結(jié)構(gòu)的根本性變革，以微型計(jì)算機(jī)（單片機(jī)）為主體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，組成新一代“智能化儀表”，在測(cè)量過程自動(dòng)化、測(cè)量數(shù)據(jù)處理及功能多樣化方面與傳統(tǒng)儀表的常規(guī)測(cè)量電路相比較，取得了巨大進(jìn)展。智能儀表不僅能解決傳統(tǒng)儀表不易或不能解決的問題，還能簡(jiǎn)化儀表電路，提高儀表的可靠性，更容易實(shí)現(xiàn)高精度、高性能、多功能的目的。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，儀表的智能化程度將越來越高。智能儀表和智能傳感器一般是用在現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)中，這種儀表和傳感器內(nèi)部嵌入的有通信模塊和控制模塊，可以完成數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)通信功能。使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)成為最為方便的自動(dòng)控制方法。但是在OPC出現(xiàn)之前，工業(yè)領(lǐng)域中用到的很多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都存在上層軟件和下層硬件不一致性的問題[4~5]，對(duì)于不同廠商開發(fā)的不同設(shè)備都必須開發(fā)對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序如圖11，這樣造成了極大的資源浪費(fèi)和設(shè)備運(yùn)用的局限性。而OPC出現(xiàn)之后的狀況則完全改變?nèi)鐖D12。OPC采用客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)，基于COM和DCOM技術(shù)為軟硬件開發(fā)商提供了一套標(biāo)準(zhǔn)的接口。軟硬件開發(fā)商只用編寫一套接口程序就可以滿足需要，大大的節(jié)約了成本[6~8]。因此，OPC技術(shù)在幾年內(nèi)飛速發(fā)展并得到國(guó)際自動(dòng)化領(lǐng)域廠商的廣泛支持，各種OPC相關(guān)的產(chǎn)品也研發(fā)了出來，而設(shè)計(jì)一款基于Modbus通信協(xié)議的OPC服務(wù)器這個(gè)課題也就應(yīng)運(yùn)而生。應(yīng)用程序A應(yīng)用程序B驅(qū)動(dòng)器A驅(qū)動(dòng)器B驅(qū)動(dòng)器C設(shè)備A設(shè)備B設(shè)備C圖11 OPC技術(shù)出現(xiàn)之前應(yīng)用程序A應(yīng)用程序BOPC服務(wù)器設(shè)備AOPC服務(wù)器設(shè)備BOPC服務(wù)器設(shè)備COPC客戶端OPC客戶端圖12 OPC技術(shù)出現(xiàn)之后 OPC技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀OPC是OPC基金會(huì)組織制定的一套工業(yè)控制領(lǐng)域的開放式標(biāo)準(zhǔn)。它的本質(zhì)是采用了Microsoft公司的OLE/COM和DCOM技術(shù)，它包括自動(dòng)化應(yīng)用中使用的有一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)[9]。OPC規(guī)范定義了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)使得COM技術(shù)使用于過程控制和制造自動(dòng)化等應(yīng)用領(lǐng)域。OPC建立在OLE規(guī)范之上，它為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種公用的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制，具有語言無關(guān)性、代碼重用性和易于集成性等優(yōu)點(diǎn)[10]。它使廠商不必再為不同的應(yīng)用需求開發(fā)不同的驅(qū)動(dòng)程序，避免了控制系統(tǒng)中同一設(shè)備的不同驅(qū)動(dòng)程序同時(shí)訪問設(shè)備時(shí)造成的沖突問題。OPC規(guī)范以O(shè)LE/DCOM為基礎(chǔ)，而OLE/DCOM支持TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，所以可以將各個(gè)子系統(tǒng)分開，分布于網(wǎng)絡(luò)的不同節(jié)點(diǎn)上。OPC保證了軟件對(duì)客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。不管過程中采用什么軟件或設(shè)備，OPC為它們提供了公共的接口和以下多種訪問機(jī)制：（1）客戶端和服務(wù)器位于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上；（2）客戶端和服務(wù)器位于不同的計(jì)算機(jī)上；（3）單個(gè)客戶端和多個(gè)服務(wù)器通信；（4）多個(gè)客戶端和單個(gè)服務(wù)器通信；（5）多個(gè)客戶端和多個(gè)服務(wù)器通信[11]。國(guó)外OPC發(fā)展迅速，應(yīng)用也很廣泛，眾多的廠家研發(fā)生產(chǎn)了種類眾多的OPC產(chǎn)品，OPC基金會(huì)從成立開始會(huì)員逐年增加，到目前為止在全球范圍內(nèi)已有300多家公司加入了這個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織。同時(shí)由控制設(shè)備廠商和控制軟件供應(yīng)商提供的OPC產(chǎn)品也日益增加，目前已有600種以上的OPC服務(wù)器產(chǎn)品和OPC應(yīng)用程序產(chǎn)品出現(xiàn)在由OPC基金會(huì)發(fā)行的OPC產(chǎn)品目錄上，促成OPC成為工業(yè)控制過程國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的地位。不過在國(guó)內(nèi)OPC產(chǎn)品開發(fā)目前幾乎還是空白，只有少數(shù)自動(dòng)化軟件和大型硬件廠商實(shí)現(xiàn)了OPC客戶或OPC服務(wù)器功能，市場(chǎng)開拓還處于概念宣傳階段。由于歐美的OPC服務(wù)器價(jià)格比較昂貴，國(guó)內(nèi)也只有極少數(shù)的大型自動(dòng)化工程購(gòu)買并應(yīng)用了OPC產(chǎn)品[12~13]。由于OPC標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和發(fā)展前景，國(guó)內(nèi)的眾多自