OPC技术与分布式实时数据库在SCADA系统中的开发与应用

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition,监测控制和数据采集)系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。该系统可以对现场的运行设备进行监视和控制,同时实现数据采集、遥信遥控、参数调节以及各类信号报警等功能。SCADA系统在电力系统中的应用最为广泛,涉及到组态软件、数据传输链路等。如何实现数据的本地共享和系统间的数据共享是SCADA系统的一个重要研究组成部分。 OPC (Object Linking and Embedding for Process Control,用于过程控制的对象连接与嵌入)是基于微软的COM (Component Object Model,组件对象模型)与DCOM (Distributed Component Object Model,分布式组件对象模型)技术的工业标准,包括一系列的接口、属性和方法标准集。传统的驱动程序由软件开发者提供,由于不同的硬件厂商使用的协议不同,一个SCADA系统中会存在多个驱动版本,不仅造成系统驱动的冗余庞大,而且增加了人力成本和开发周期。本文将OPC技术引入SCADA系统中的意义在于提供了一种统一、开放、高效的数据通信机制,实现了SCADA系统内部以及系统间的数据交互,为硬件制造商与软件开发者之间提供了一座桥梁。 目前,先进的SCADA系统都有一个实时数据库作为整个系统数据处理、组织和管理的核心。传统的数据库系统的设计与开发主要强调维护数据的完整性与一致性,提高系统的吞吐量和降低系统成本,而不考虑与数据及其处理相关的定时限制,因而传统的商务型和管理事务型DBMS (Database Management System,数据库管理系统)不能满足实时应用的需求。本文设计的分布式实时数据库以内存数据库(fastdb)为依托,相比于传统的数据库添加了定时限制,不仅实现了实时数据库的基础功能,而且融合了OPC接口技术,可以实现数据库的分布式架构。 本文首先介绍了课题的研究背景和意义,分析了SCADA系统的体系结构以及变电站SCADA系统的特点,根据变电站SCADA系统的需求指出了应用OPC技术及分布式实时数据库的优点,深入探讨了本课题中应用到的OPC关键性技术、OPC DA规范以及分布式实时数据库的技术难点和要点,同时详细介绍了整个OPC DA服务器和分布式实时数据库的开发流程,最后以一个基于OPC技术的分布式系统多机同步实例展示了OPC技术和分布式实时数据库技术在变电站SCADA系统中的优越性。 OPC技术应用体现在两处,一处是在智能硬件设备与上位机通信之间,可以统一数据通信流程；一处是在不同主机的实时数据库之间,可以实现不同主机之间的异地通信和数据同步,提高SCADA系统的完备性和可靠性。本文中的OPC技术实现主要采用VC++6.0开发COM组件,同时应用了COM/DCOM接口技术和Tear-off接口编程技术,利用回调接口和连接点方式来实现数据交互；实时数据库技术实现主要采用VC++6.0提供的ATL (Active Template Library,活动模板库)建立工程,运用COM技术来开发实时数据库管理系统。 本文给出了一套OPC技术和分布式实时数据库技术应用于变电站SCADA系统中的方案,通过多机实例测试,验证了该系统的实时性、准确性和一致性,能够实现数据系统内的流通和系统间的分布式共享,具有很好的实际应用价值,本文最后对课题的完成情况进行了总结,对下一步的工作进行了展望。