MES在汽车制造中的应用之架构篇(5) -- Kepware OPC产品介绍

本章介绍在业内应用最广泛的OPC产品：Kepware OPC Server及其插件。

1.    什么是OPC

OPC即OLE for Process Control，用于过程控制的OLE。

而OLE即Object Linking and Embedding，对象链接与嵌入。

比如WORD中插入一个EXCEL表格，就利用了OLE技术。

图3.5-1 OPC的作用

如图3.5-1所示，OPC的作用是将PLC数据块(Data Block)转换成MES(通过OPC客户端)能够直接读写的内存变量(Tag)。

一般来说，如果PLC要和上位系统通信，通常会把数据存储在专用的接口数据块中，并且为每个数据块规划好专有结构，如：

 但是这些数据块的地址是无法被MES直接访问的。

而经过OPC映射后，这些PLC变量和一般的IT服务器内存变量在形式上已经没有了区别，OPC服务器能够直接对这些PLC变量进行读写操作。

而我们可以在MES上部署OPC客户端，对这些变量进行访问和读写。

目前OPC协议主要有两种：OPC DA和OPC UA。

OPC DA即OPC Data Access，这个协议基于微软的DCOM技术实现，已经用了很多年，非常成熟，但是只能部署在WINDOWS平台。由于DCOM的限制，OPC DA的安全性不高，配置也较繁琐。

OPC UA即OPC Unified Architecture，是跨平台的，可以部署在LINUX+JAVA环境下，但是目前应用还不是很广泛。

2.    DataLogger

DataLogger是Kepware的一个插件，能够将OPC变量的值自动记录到数据库中。

对于一般的PLC数据采集需求来说，这个插件已经足以满足了，它只需要一些简单的配置，不需要任何的代码开发。

数据存到数据库里以后，可以通过编写数据库存储过程或者应用层逻辑，来对数据进行业务处理。

比如我们要对一个旧工厂的冲压车间实施PMC，采集设备状态信息，那么我们可以利用OPC DA + DataLogger来采集数据，然后在数据库里编写触发器和存储过程来对数据进一步处理。

3.    ODBC Driver

DataLogger只能对数据库进行写操作，不能进行读操作，因此数据只能从PLC向MES上行传输。

但某些时候，我们需要读数据库。

比如我们要对焊装车间增加订单下发和时间同步功能，那么我们可以利用ODBC Driver插件来实现。

ODBC Driver把数据库作为一个设备进行管理，调用ODBC引擎实现数据库连接和读写操作。

我们可以建立两个接口表，一个用于存储当天工单，一个用于存储时间同步信号。

OPC服务器通过这两个表来读取信息，然后将数据通过OPC DA写到PLC中。

4.    Advanced Tags

Advanced Tags是一组插件，这里介绍应用较多的Link Tag。

Link Tag能够将一个变量的值自动写入另一个Tag。

这里介绍两个应用案例。

案例1：PLC通信。如区域A进行装配，区域B执行检查。当区域B检查出现问题时，通过ANDON系统通知到区域A PLC。由于区域A和区域B之间距离较远，且工艺上没有数据交互。因此，我们可以在不增加硬件设备(如耦合器)的情况下，通过OPC DA + LINK TAG来实现2个区域PLC之间的通信。

案例2：PLC数据上传到MES。DataLogger尽管能够写数据库，但是它有一个很大的限制：只能增加行记录(INSERT)。而ODBC DRIVER能够更新接口表(UPDATE)。因此我们可以通过OPC DA来监控PLC变量，再通过LINK TAG将PLC TAG映射到ODBC DRIVER对应的接口表。详细实现，可参考我的文章《通过KEPWARE ODBC DRIVER和ADVANCED TAG 实现数据库和PLC的双向通信》。

5.    IoT Gateway

IoT Gateway即Internet of Things Gateway物联网网关。

Kepware以插件的形式提供了4种网关：

-          MQTT客户端

-          REST客户端

-          REST服务器

-          ThingWorx网关

前3种都可以很方便地配置使用。

MQTT即Message Queuing Telemetry Transport，是一种专门用于远程窄带网络的消息队列服务协议。比如在一些机加车间，网络信号不稳定，那么我们可以在不改造网络的情况下，利用此客户端来采集PLC数据。

REST即Representational State Transfer可重新表达的状态迁移，是一种应用较广泛的实时可靠的IT信息传递方式，目前在很多场合取代了Web Service进行部署。

REST客户端能够侦测PLC变量，一旦发生变化，则自动调用MES REST服务器，将数据上传给MES。比如AVI系统的车辆过站记录，能够通过REST客户端实时上传。

REST服务器提供了一个监听器，将PLC变量暴露出来，MES可通过REST客户端来执行特定的指令。如MES要冻结某个工单，则可通过REST调用将信息实时写入PLC。