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船舶监控系统数据通信技术思考

船舶监控系统数据通信技术思考

摘要:本文根据以往工作经验,对OPC(OLEforProcessControl)基础COM(ComponentObjectModel)技术概述进行总结,并从COM接口、COM结构、OPC开发背景和历史、OPC数据访问规范研究、OPC数据访问形式五方面,论述了船舶综合监控系统的数据通信技术内容。

关键词:船舶;综合监控系统;数据通信技术

1OPC基础COM技术概述

OPC属于是一种工业标准,在实施过程中,主要是以微软OLE(ObjectLinkingandEmbedding)、COM和DCOM技术为基础。除此之外,OPC能够将一整套接口、属性和方法呈现出来,实现过程控制和制造业自动化控制操作。总的来说,COM模型优势主要集中在以下几方面:第一,用户希望能够制定自己需要的应用程序,反观整个组件技术,从本质角度来说可以被定制,用户可以用相关组件对之前的进行替代。第二,由于组件属于是应用程序中独立的部件,实际软件的可重用性也得到了稳步提升。第三,随着宽带网络重要性的提升,分布式网络应用成为了软件市场之中十分重要的卖点。站在COM组件程序角度来说,人们可以对交互进行重新定义,还需要将程序运行所需要的环境呈现出来。在实际COM标准集中设计时,组件程序也被称之为模块,这其中可以是动态链接库,也可以被当作是进程内的组件内容。组件之中可以包含很多个对象,这主要是由于COM模型基本单元代表着对象,在程序之间相互通信的时候,对方应该是COM对象,但无论是动态链接库DLL,还是可执行程序EXE,均能够发送COM对象的相应代码载体。

2COM接口

2.1接口定义和标识

这里所提到的接口代表着一组函数数据结构,借助于该数据结构的应用,能够将组件功能更好的呈现出来,借助于接口定义一组函数内容,该类函数主要是通过组件对象将信息显示出来,获取更多组件服务对象。各个客户程序也可以借助于函数指针,实现对接口成员函数的合理调用。一般来说,接口指针会指向另一个指针,另一个指针会指向新一组函数,这也是人们常说的接口函数。一般来说,人们主要是利用接口函数对虚函数进行表示,如果接口虚函数表是确定的,所有接口成员个数也会处于不变状态。在接口定义过程中,信息确定应该以二进制一级进行确认。从之前研究过程中能够看出,接口并不具备变性特点,一个COM对象能够支持多个接口,而且COM接口主要应用的是唯一标识符,如果对该类接口进行应用,需要将接口所能提供的具体方式明确出来。

2.2接口特性

首先是二进制特点,COM接口具备很强的规范性特点,而且具备二进制一级标准,具备表达能力的语言,均可以对该类接口进行描述,让整个组件程序开发显得更具可行性。其次是接口不变性,接口属于客户程序和组件程序的连接纽带,能够呈现出不变性特点,如果客户程序和组件程序可以按照接口设计进行开发,当独立开发两项程序之后,便会达到预期效果。再次是扩展性,接口在应用过程中,能够呈现出较强的继承性特点,以说明继承为主,这里所提到的说明继承只是对成员函数进行有序说明,并不会将继承接口实现,这主要是由于接口定义不包括函数实现,而且只能单继承,不能多继承。最后是多态性,多态性代表着面向组件对象的重要性,实际COM对象多态性让客户程序在同样接口基础上,对不同对象进行处理。

3COM结构

3.1服务器模型

该种模型在设计过程中,主要是将对象和客户之间的互动关系呈现出来,该过程主要是以服务器模型为基础,该类服务器模型具备较强的稳定性特点,能够设立COM模型目标,当程序通信工作结束之后,稳定性和可靠性也能得到有效展示。一般来说,COM不仅是服务器模型,客户同样可以提供服务,而且服务方也能具备组件对象功能。其中,一个对象可以是服务器模型,同样也可以是客户,实际COM能够处理好所有情况。总的来说,服务器模型开发比较成功,为后续模型建设创造良好条件,而且用户和服务器之间的关系也会变得更加灵活。

3.2COM库

COM库在设计过程中,需要将COM标准呈现出来,该部分内容主要涉及到的内容为核心系统代码,而且该部分代码能够使得对象和用户之间通过二进制一级标准,执行相应的交互操作。站在实际网络系统角度来说,COM库主要以dll文件形式存在,这其中涉及到的内容主要涉及到以下几方面:第一,提供部分API函数开发客户,以及服务器端COM应用。从具体客户端发展过程中能够看出,主要是对函数进行创建的基本过程,而且在服务器端,主要是为用户提供访问支持。第二,为了对内存标准方式进行有效设计,人们可以做好整个控制进程中内存的合理分配。一般来说,COM库能够做到组件按照统一方式进行交互设计,使得COM应用在编写过程中,不必编写太多的基础代码,同样也能为COM库提供API编程过程。

4OPC开发背景和历史

4.1OPC规范的产生背景

在早期计算机研究和发展上,为了确保不同硬件和软件之间数据交换的合理性,相关工作人员需要花费很多时间和精力,实现整个通信程序的全面开发。但由于数据交换和通信工艺标准的出现,才有了互联网技术,使得不同计算机能够相互连接在一起。因此,企业在信息系统开发过程中,可以采用相应的工业标准数据库,以及客户服务器接口,让整个程序自身功能开发变得更加完善。更为重要的是,很多工业自动化系统同样存在一些问题,在互联网的作用下,不同供应商提供的设备也可以互相连接,并不需要软件开发的配合。

4.2OPC的产生

最早进行OPC研究的公司主要有5家,最早的OPC标准起源于1995年,微软作为技术顾问,给予了很大的支持。到了1997年2月,OPC欧洲基金会正式成立,日本也在1998年5月正式成立了资本OPC协会。2000年之后,OPC基金会数量也开始逐步提升,截止到目前,全球已经有300家企业加入到国际标准组织之中。同时,控制设备厂商和软件商制作的OPC产品数量也越来越多,为后续工作的开展创造了有利条件。

5OPC数据访问规范研究

OPC数据访问规范主要描述的是OPC服务器实现COM对象衔接,以及相应接口的制作。另外,实际OPC逻辑对象内容主要涉及到三方面,即服务器对象、组对象以及数据项对象,不同对象对应着不同接口。其中,服务器对象主要应用指定OPC服务器应用程序名,并向OPC客户端提供创建和操作OPC组对象的功能。组对象,主要是由若干Item和Group信息并逻辑组织数据项,其中一组可以当作一个单元,最终处于激活或者是失活状态。另一组能够做到项目列表的准确订阅,一旦数据发生变化,系统也会自动发出通知,为后续工作的开展提供有利条件。一般情况下,数据项之中的数据结构代表着三个成员变量,即数据值、数据质量和时间戳。该种数据值主要是通过VARIANT形式表现出来的。通过对数据项的有效定义,OPC技术尽可能将设备特殊信息去除掉,此时,OPC服务器的通用性特点也会得到大幅提升。

6OPC数据访问形式

首先是同步访问形式,该种访问形式主要是将OPC服务器按照OPC应用程序要求,将得到的访问数据作为方法反馈给OPC应用程序,在实际结果被返回之前,OPC应用程序主要是处于等待状态。其次是异步访问形式,当OPC服务器接收到OPC应用程序要求之后,需要立即将方法返回,这也是对OPC应用程序进行有效处理的基本过程。当OPC服务器完成数据访问时,整个应用程序的异步访问事件也就相继完成,进而将数据访问结果传输到OPC应用程序之中。而且OPC应用程序在VB事件处理上,能够对来源于OPC服务器数据进行接收。最后是订阅访问方式,该方式主要是确保服务器能够按照一定的更新周期,实现对OPC服务器缓冲值的重新表示,倘若数值出现变化,便会通知OPC应用程序,控制好整个系统的工作负荷。

7结论

由于不同厂家生产的设备之中,通信协议存在差异性,为数据交互操作制造了很大麻烦。为此,相关工作人员需要借助于OPC协议,对现场数据进行采集,进而将更好的适应性特点呈现出来,并将OPC技术应用到船舶综合监控系统通信过程之中。相关工作人员需要对COM技术进行熟练掌握,强化整个系统的数据通信水准。

参考文献

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作者:秦峰 张凤才 李旻 单位:中国船舶重工集团公司第七二二研究所