路世魁的开题报告(王改).docx

《路世魁的开题报告(王改).docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《路世魁的开题报告(王改).docx（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。

1、研究生学位论文选题报告及论文工作实施计划学 院：计算机学院专 业：计算机应用技术研究生：路世魁学位级别：工学硕士指导教师：王遁入学年月：2004年09月重庆大学研究生院2005年12月28日说明一、论文选题报告由研究生向教研（研究）室汇报并听取意见后，整理成文填写。二、研究生应在入学后的第三学期内完成选题报告。三、本表一式三份，一份交学院，指导教师和研究生各存一份。研究生自存表 应于答辩前交学院，作为答辩申报材料之一。一、论文选题报告（申请时间：2005年12月28日）论文题目：OPCDX在智能建筑系统集成中的应用研究研究方向：计算机网络技术与系统集成课题来源国家 项目部、省级 项目横向 联系

2、自拟合同 编号经费数 （万元）题目类型基础 研究应用 研究工程应用其它V的TOP Server OPC Servers18是用于系统集成的OPC DX服务器。国内的企业目前 没有OPC DX产品发布。OPC DX技术能兼容多种总线协议,不仅有严格的技术规范和测试标准,而且有强大 的技术支持作为后盾，因此将会在系统集成中被广泛应用。三、研究目的通过本课题的研究，能够深入理解OPC DX标准原理与结构，将OPC DX标准应 用到建筑智能化系统集成。四、研究内容(1)建筑智能化系统集成的思想、方法和技术手段及趋势。(2)OPC DX标准的内容，原理和在建筑智能化系统集成中的必要性。(3)采用OPC

3、DX技术的建筑智能化系统集成模型设计。(4)研究采用OPC DX标准进行应用软件开发的方法。五、技术路线基于以上的研究目的和研究内容，笔者制定了如下的技术路线：建筑智能化系统集成模型将采取OPC DA、OPC XML、OPC DX。 实现平台OPC DX可以有两种实现方式:基于微机的实现和嵌入式实现。在嵌入式实现方式中, OPC DX服务器作为独立的以太网现场总线设备摆脱了对主设备的依赖,可以直接与总 线上的其他OPC服务器进行信息交流。我们将采用PC平台。操作系统采取支持COM的微软操作系统进行开发。六、可行性论证从理论上讲，课题所需要的理论基础包括3部分(1)建筑智能化系统集成的理论，这一

4、方面的资料从网上和图书馆比较容易获得。(2) OPC和OPC DX技术资料，我们在互联网上可以获得OPC和OPCDX标准的资料, :/ opc foundation.org是OPC基金会站点，专门发布有关OPC标准的最新信息。(3)C+和VB编程技术，本人已有一定的这方面基础。(4)C0M基本原理。图书馆有这方面的资料。因此可以看出理论上本课题是可行的。课题所需的硬件应用软件开发测试运行可以在普通PC平台上实现，因此硬件上是可行的。（若纸不够，请另附页）主要参考文献目录：1王 波,卿晓霞.智能建筑导论M.北京：高等教育出版社，2003.2陈维刚，费敏锐,工业控制系统的网络化发展J.工业仪表与自

5、动化装置, 2004(1).3 OPC TaskForce. OPC Common Definitions and Interfaces. Version 1. 0 , 1998.4 OPC Foundation. OPC Data Access Custom Interface Specification. Version3. 0, 2003.传感器,2004 (3)6 OPC Foundation.EB/OL.:7 OPC Foundation.8 OPC Foundation.5吕勇，王天然，于海斌，林跃.OPC技术在现场总线互操作中的应用.仪表技术与OPC to creat data

6、exchange standard for Ethernet opcfoundation. org, 2001.OPC Data eXchange Specification. Version 1.0,2003.OPC XML-DA Specification. Versionl. 0, 2003.9 ANSI/ASHRAE Standard 135-2001： BACnet-A Data Communication Protocol forBuilding Automationand Control Networks. USA, 2001.10 OPC Fundation. OPC Data

7、 Exchange (DX) Announcemount, 2001.11 DHolley. OPC DX glues fieldbuses together. The Industrial EthernetBook, 2001 (8).12, 2005.13 m, 2005.14 , 2005.15 , 2005.16 , 2005.17 , 2005.18 ,2005.19周明强，高悦翔，王波,智能化系统集成的开放工业标准一OPC DX技术.2003(1).20周明强，王 波.基于0PC技术的建筑智能化系统集成研究.中国优秀博硕士学位 论文全文数据库.2003(4).选题报告论证记录（含时

8、间、地点、参加人，提问及回答耍点等）:主持人签名: 记录签名:2005年12月29日二、论文工作实施计划论文工作的具体进度与安排（含调研、完成时间等）起止时间内容摘要备注2005.092006.01查阅文献资料，准备开题报告。年 月日消化资料，开发OPCDX应用，并根据技术路线来完成工作对系统进行完善和测试撰写论文2007.22007.4论文的完善整理2007.052007.6论文答辩教研（研究）室意见：嚣:主任笠智自选报告内容：（课题学术和实用意义，国内外现状综述；研究目的、内容、技术路线；可行性论证 等）一、课题学术和实用意义1智能建筑系统集成的产生和发展背景智能建筑发展的初期，各个子系统

9、规模很小，控制对象少而简单，各个子系统相对 独立信息共享主要依赖手工传递，维护管理工作处于半自动化状态。随着现代通信，计 算机及其网络的发展，智能建筑各个子系统向着规模大、控制对象多且分散，各个子系 统间以及建筑物内、外对信息传输速率和共享程度提出了很高的要求。由于要将智能建 筑中各类设备和子系统通过一定的方式集成在一起，于是产生了智能建筑系统集成这一 概念和技术。12 OPC技术概要随着计算机技术、通信技术和控制技术的发展,控制领域正开始向网络化方向发展。 控制系统的结构从最初的CCS（计算机集中控制系统），到第二代的DCS（分散控制系统）, 发展到现在流行的FCS（现场总线控制系统）。对诸

10、如图像、语音信号等大数据量、高速 率传输的要求，又催生了当前在商业领域风靡的以太网与控制网络的结合。从而拓展了 工业控制领域的发展空间，带来新的发展机遇。2 o过去在控制系统中，控制设备之间及控制设备与控制系统软件之间的数据通信是通 过驱动程序来实现的。由于软件开发商对驱动程序的要求各不相同，硬件供货商不可能 为所有的软件开发商提供驱动程序，所以这项工作主要只能由控制系统的软件开发商承 担。随着现场总线技术和PC机在过程控制系统中的应用，一方面网络中需进行数据访问 的控制设备数量不断增加且产品的不断升级，另一方面，企业中越来越多来自不同部门 的员工通过PC机对数据进行访问。这就需要更多的驱动程

11、序，给用户和软件开发商带来 了巨大的工作负担，使其无法全身心地投入到其核心产品的开发中去。这种开发方式主要存在以下弊端：重复开发:每个软件系统开发商必须为每个特定的硬件开发一个驱动程序。（2）不同开发商之间的驱动程序的不一致性:软件开发商各自从自己的需要出发，采用 不同的数据交换协议开发驱动程序，从而使各开发商之间的驱动程序不一致，并且驱动 程序并不支持所有的硬件特性。院、所意见:院、所负责人签名：年 月曰计划变动情况:不支持硬件产品升级：由于驱动程序由软件开发者开发，硬件产品的升级将会使有 的驱动程序失效，为适应硬件特征的新变化，软件开发者必须为硬件开发新的驱动程 序。访问冲突:一般来说，两

12、个软件包不能同时访问同一设备，因为它们使用不同的驱 动程序。为了解决这一问题，硬件开发商试图以开发驱动程序的方法来解决这一问题, 但由于不同的客户采用不同的客户协议而无法实现。控制系统软件开发商构造一个完整的控制系统需要大量的驱动程序，如果再考虑兼 容不同硬件厂商的产品，那么驱动程序的数量将更加庞大。为解决这一控制系统软件开 发中的瓶颈问题，需要一项为业界所公认的数据交换标准来规范驱动程序的开发。在这 种情况下，OPC标准应运而生。OPC (OLE for Process Control)是过程控制业中的新兴标准，它以OLE/COM/DCOM 机制为通信标准，采用客户/服务器模式，把开发访问接

13、口的任务放在硬件生产厂家或 第三方厂家，以0PC服务器的形式提供给用户，解决了软、硬件厂商的矛盾，完成了 系统的集成，提高了系统的开放性和互操作性。OPC服务器通常支持两种访问接口：自动化接口和自定义接口，它们分别为不同的 编程语言环境提供访问机制。自动化接口是为基于脚本编程语言而定义的标准接口，可 使用VB、Delphi PowerBuilder等语言开发OPC服务器的客户应用。而自定义接口是 专门为C+等高级语言而制定的标准接口 3 o 3 OPC主要标准OPC DA数据访问规范OPC DA (OPC Data Access Custom Interface Specification)简

14、化了不同总线标 准间的数据访问机制，为不同总线标准提供了通过标准接口访问现场数据的基本方法。 OPC DA服务器屏蔽了不同总线通信协议之间的差异,为上层应用程序提供统一的访问接 口 4,可以很容易的在应用程序层实现对不同总线协议的设备进行互操作。在现场控制 网络中，OPC DA规范实现了现场数据在控制网络中的纵向传输5。(1) OPC DX数据交换规范随着以太网现场总线技术的发展,各个现场总线协议都推出了各自的以太网现场总 线标准，例如等。为了给连接在以太网上的不同现场总线设备之间提供数据访问服务, 同时也为了弥补OPC DA规范在实现总线设备间数据访问时对上层应用程序有依赖性 的不足,OPC

15、基金会于2001年宣布制定OPC DX标准6,经过两年的努力，于2003年3 月5日正式发布了数据交换规范OPC Data exchange Specification Version 1.07 OPC DX服务器的内部结构如图1所示。图1 OPC DX服务器结构供可靠的端到端的机制，所以这种专用的协议转换器不可取。随着技术的发展，协议转 换器方式的应用将越来越少。特别是OPC技术的成功应用，为不同协议的网络互连，开 辟了新的途径，协议转换方式的应用将会更少。3.3采用OPC技术实现系统集成的方式。OPC提供信息管理域应用软件与实时控制域进行数据传输的方法，提供应用软件访 问过程控制设备数据的

16、方法，解决应用软件与过程控制设备之间通信的标准问题。当设 备通过OPC互联时，图形化应用软件、趋势分析应用软件、报警应用软件等应用软件均 基于OPC标准，现场设备的驱动程序也均基于OPC标准。在统一的OPC环境下，各应用 程序可以直接读取现场设备的数据，不需要一个一个地编制专用的接口程序，各现场设 备也可直接与不同应用之间互连。OPC的重要作用是使设备的软件标准化，从而实现不 同网络平台，不同通信协议、不同厂家的产品方便地实现互联和互操作。OPC技术的完 善与推广，为智能建筑系统集成时，在实时控制域与信息管理域的全面集成创造了良好 的软件环境。所以说，OPC开创了系统集成的新途径，OPC将成为

17、系统集成的主要方式。 3.4 OPC DX在建筑智能化系统集成中的应用的必要性作为与OPC DA相互补充的标准，OPC DX推广现有OPC DA的功能，提供了服务器之间 的横向数据访问，能够在系统运行中实现“服务器-服务器”的数据交换，10。因此， 它不影响现有的现场总线规范，只是让集成在一个系统中的多现场总线仪表可以交换数 据11。OPC DA ,0PC DX以及OPC XML等OPC规范不是独立的，可以将它们共同应用于智能建 筑现场控制网络系统集成中。采用OPCDA标准进行智能化建筑系统集成只能在在应用程 序层实现对不同总线协议的设备进行互操作，OPC XML规范提供了现场数据到互联网中

18、的传输。但是OPC DA和OPC XML不能够实现控制层的设备与设备之间的互操作。要实现 在控制层的设备与设备之间的互操作和数据交换就需要采用OPC DX标准，也就是说OPC DX标准实现了现场数据在控制网络中的纵向传输。OPCDX标准在智能建筑的系统集成中 是有不可替代的作用的。二、国内外现状综述管理OPC标准的组织是OPC基金会。其前身由一个Fisher-Rosemount、Rockwell Software Siemens 0pto22 Intellution和Intuitive Technology等著名大公司组成 专门的工作组，仅仅用了短短的一年时间便开发出一个基本的可运行的0PC技

19、术规范。 0PC基金1997年2月建立0PC欧洲基金会，1998年3月建立OPC日本基金会。0PC中国基金会 成立于2000年12月15日成立，大陆的0PC会员有北京华富惠通技术、北京华控技术、浙 江中控科技集团和北京中瑞泰科技。OPC的新技术标准OPC DX是OPC基金委托Rockwell Software等公司研发的，与2003 年3月发布。尽管OPC技术对微软操作系统有很强的依赖性,使得它在嵌入式系统中的实现有一 定的困难，但是在非Windows平台下的OPC技术也得到了迅速的发展。2001年1月,Software AG公司推出了基于UNIX平台的EntireX DCOM,实现了非Win

20、dow平台DCOM技 术；2001年6月，Wind River公司推出的基于VxWorks平台的VxOPC ,是第个非Window 平台的OPC/ DA产品。OPC DX发布以来引起了国内外企业和研究机构的广泛关注。近年来出现了少量产 品，许多还在测试之中。SoftingAG公司开发了一个测试版的产品开发包Toolbox. NET, 可用于开发OPC DX Client12o IDXOnline公司发布的的iDXsuite是一个符合OPC DX 标准的OPC DX服务器13。Integration Objects公司的OPC Server SDK是一个可以开 发符合OPC DX标准服务器和客户

21、段的开发包14。FieldServer Technologies公司的 FS-B3510 LonWorks OPC Gateway 15和FS-B4010 LonWorks OPC Gateway 16也是两 种新开发的符合OPC DX标准的硬件产品，他们用于系统集成。Kepware, Inc开发的OPC DX plug-in for KEPServerEX17是一种OPC DX服务器软件产品。Software Toolbox, Inc从图1中可以看出，OPC DX服务器实际上扮演了3种角色7:它要实现OPC DA服务器的功能，通过OPC DA接口为其他OPC DA客户提供数据访问 服务,这些

22、客户可以是上层应用程序，也可以是其他OPC DX服务器。(2) OPC DX服务器还作为OPC DA服务器的客户端,直接访问其他OPC DA服务器，所访问 的可以是独立OPC DA服务器，也可以是由其他OPC DX服务器内部提供的OPC DA服务器, 因此,OPC DX服务器之间可以不依赖上层应用程序完成现场数据的横向访问。(3)0PC DX服务器还要管理DX数据库，并通过DX数据库管理其内部的OPC/ DA服务器和 OPC DA客户，根据用户通过通用的组态软件配置的组态信息，调度现场数据的采集和发 送，完成与其他OPC设备接口的数据交换。OPC XML规范由于OPC技术过分依赖微软的COM/

23、DCOM技术，这使它局限于Intranet和Windows操 作平台。为了实现与Internet的互联以及在多操作平台上的应用，OPC基金会与微软公 司合作，在Microsoft. Net新技术与OPC DA的基础上于2003年7月制定OPC XML规范(OPC XML-DA Specification) Versionl. 08o可扩展标志语言XML和基于XML的模式语言为描述和交换应用程序间的结构化信息 提供了一种途径。OPC XML利用XML技术有效地扩展OPC技术的应用范围，使OPC应用不再 局限于Windows操作平台，可实现多平台间的互操作。与OPC DA不同，OPC XML描述了

24、 在客户端与服务器间非持久连接环境下的数据交换，这使它可以应用于更广泛的领域o在现场控制网络中，OPCXML规范提供了现场数据到互联网中的传输。OPCXML定义 一组通过互联网访问工厂现场数据的工业标准接口，并提供即插即用的可连接性和多个 厂商产品的互操作性等功能，降低了企业信息与互联网应用集成的难度，简化了工厂不 同层次数据访问和数据交换。3智能建筑系统集成为什么采用OPC技术由于网络互联的硬件设备已经商业化，标准化。所以在系统集成时主要面临的是软 件集成的问题，如何通过标准的通信协议达到互操作的目的。在实现智能建筑系统集成 时为了解决互联和互操作问题所采取的手段大致为以下几种：(1)采用统

25、一通信协议实现系统集成的方式。(2)采用协议转换实现系统集成的方式。(3)采用OPC技术实现系统集成的方式。3.1 采用统一通信协议实现系统集成的方式建筑智能化系统应属过程控制范畴，长期以来没有建立国际性的标准通信协议，这 种局面严重障碍了智能建筑技术的发展。1995年美国暖通空调工程师协会推出了楼宇自 动控制领域的第1个开放式标准通信协议一一BACnet9o同年通过ANSI认证，成为美国 国家标准。很多空调、制冷、锅炉、变配电等设备制造厂商均采纳该标准协议，为智能 建筑的系统集成开创了十分有利的局面。BACnet采纳了五种协议：EIA232PTP、 EIA485-MS/TP、LonTalk

26、Arcnet Etherneto 但是在先前的BACnet 协议中，不同厂 家生产的设备互联仍需通过协议转换器，尚未达成开放系统实现互操作的要求。LonWorks是美国埃斯朗公司1990年推出的全分布式的具有开放性和互操作性、采 用LonTalk协议的网络，经过LonMark互操作性协会认证的产品具有良好的互操作性。但 是这种方式不是真正意义上的开放系统，因为这种协议对厂家不是中立的，其中有埃斯 朗公司的知识产权，真正的开放系统对各个厂家应该是中立的。3.2 采用协议转换实现系统集成的方式具有不同协议的网络互连，可以采用协议转换器。协议转换器分为专用的协议转换器和 标准的协议转换器。专用协议转换器指两种协议之间专用的转换器。采用这种协议转换 器，如果要连接多个不同类型的网络，就需要多种类型的协议转换器。有时协议转换器 难于匹配不同的网络的控制机制和服务。另外，当协议转换器故障时，这种结构没有提