基于Hart 的OPC服务器的开发和应用

基于Hart 协议的智能仪表在当前的工业生产过程中应用广泛。为了充分发挥Hart
智能仪表的性能，需要与各类控制系统实现无缝的集成，而开放的集成解决方案通常采用OPC 服务器。但目前常见的OPC 服务器主要支持实时信息的交换，还缺乏对智能仪表的参数配置、调校、管理维护和诊断的支持。因此提出一种 HART-OPC 的开发方案，在满足实时信息交换的同时还提供对 Hart 仪表参数配置、管理维护的支持。同时针对不同厂商的不同 HART 设备，采用统一的驱动模型，从而真正实现HART 智能仪表的无缝集成。详细阐述了这种模型。最后在中国四联仪器仪表集团的 Hart 压力变送器上得到了应用，同时与常用组态工具进行集成，对其进行了测试。
OPC（OLE for Process Control）[1]是OPC 基金会组织倡导的工业控制和生产自动化领
域中使用的硬件和软件的接口标准。OPC 是基于Microsoft 的OLE、COM 和DCOM 技术，包括了自动化应用中使用的一整套的接口、属性和方法的标准。OPC 采用C/S 的体系结构。
OPC标准要求所有的硬件供应商将硬件设备驱动程序封装成独立的OPC服务器，负责向
OPC客户端应用不断地提供实时数据，应用程序开发商可以根据需要使用任何语言来写出程序代码。上层应用作为OPC客户端，可以不包括任何通讯接口程序，不必关心底层的硬件设备特性，也不必考虑软硬件如何通信。只要遵循OPC数据接口协议，一个OPC客户程序可以同时和一个或多个厂商提供的服务器连接，从中取得数据，从而实现OPC数据的灵活配置和多个系统的真正集成，大大提高了整个系统的互操作性。
HART协议[2][3]是美国Rosemount公司与1985年推出的一种用于现场智能仪表和控制室
设备之间的通信协议。该协议使用了工业标准BELL 202 频移调制（FSK）技术。在模拟输出上叠加高频信号进行远程通讯。经过20多年的发展，HART技术已经在国外非常的成熟，并已经成为全球智能仪表的工业标准。HART协议是在低频的4-20mA模拟信号上叠加幅度为0.5mA的数字信号进行双向数字通讯，数据传输率为1.2Mbps。由于FSK信号的平均值为0，不影响传送给控制系统的模拟信号的大小，保证了与现有模拟系统的兼容性。
在国内自动化领域，传统的4-20mA的仪表正逐步被智能仪表所取代，但这个过程是漫
长的。HART协议正好能够满足用户在这个过渡时期的要求，具有较强的市场竞争力，广泛的应用于工业自动化的各个领域。为了更好的将HART仪表集成到控制系统中，需要为其开发相应的系统集成工具。OPC作为系统集成的事实上的工业标准，获得了国际、国内多数自动化厂商的支持，应用广泛。所以对于HART-OPC的开发将大大的推动HART仪表的使用。
本文在此情况下，提出了一种通用的 HART-OPC 服务器的开发模型。并且加以实现，
由组态工具测试其可用性，最后在现场获得了测试通过。这种模型与传统的 HART-OPC 服务器相比有两方面的优势：一是在读写实时信息的基础上，能够对仪表的参数配置、调校、管理维护和诊断，二是提出一种统一的驱动模型，能够集成不同厂商、不同类型的设备。