智能建筑软件接口技术综述(2)

2019-08-31 22:39

范中定义了一套标准的对象、接口和方法,OPC采用客户端/服务器模式,OPC客户端与OPC服务器之间通过使用这些标准的对象和接口来进行通讯。

目前的OPC规范包含7个部分,即:OPC数据访问规范、OPC报警和事件处理规范、OPC批量过程规范、OPC数据交换规范、OPC历史数据访问规范、OPC安全规范、OPC XML数据访问规范。在智能建筑中常用的是OPC数据访问规范(OPC Data Access),该规范的最新版本为3.0。

在OPC数据访问规范中,OPC服务器由三类对象组成,相当于三个层次上的接口:服务器(Server)、组(Group)和数据项(Item)。Server包含OPC服务器的所有信息,同时也是Group的容器,一个Server中可以包含若干个Group。同时,Group维护自己的信息并提供容纳和组织Item的机制。Item代表着OPC服务器与数据源的连接,它主要参数包括:数据值(Value)、数据质量(Quality)和时间戳(Time Stamp)。图2显示了Group和Item的关系。

在OPC数据访问规范中,OPC客户端使用上述的三类对象从OPC服务器获取数据,基本操作步骤如下:

通过服务器对象接口枚举服务器端定义的所有数据项。 将要操作的数据项加入客户端自定义的组对象中。 通过组对象对数据项进行数据的读写操作。 3.2 TCP/IP

TCP/IP起源于60年代末美国政府资助的一个分组交换网络研究项目,到90年代已发展成为计算机之间最常应用的组网形式。它是一个真正的开放系统,因为协议族的定义及其多种实现可以不用花钱或花很少的钱就可以公开地得到。

网络协议通常分不同层次进行开发,每一层分别负责不同的通信功能。一个协议族,例如TCP/IP,是一组不同层次上的多个协议的组合。TCP/IP通常被认为是一个四层协议系统,如图3所示。

图3 TCP/IP协议族的四个层次示意图

图4是两个系统使用TCP/IP协议通讯的示意图。

图4 TCP/IP通讯协议示意图

3.3 串行通信

串行通信是指一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通信方式,串行通信的特点是:数据位传送按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成,成本低但传送速度慢。串行通信的距离可以从几米到几千米。由于串行通信方式具有使用线路少、成本低,特别是在远程传输时,避免了多条线路特性的不一致而被广泛采用。在串行通信时,要求通信双方都采用一个标准接口,使不同的设备可以方便地连接起来进行通信。RS-232是目前PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。

RS-232标准定义了20个不同的信号连接,推荐(但非强制)使用25针的D型DB-25连接器。实际上,大多数设备只使用20个针脚中的一小部分针脚,出于节省资金和空间的考虑,很多机器采用较小的连接器。表1列出了RS-232的几种常见的针脚定义。图5是几种常见连接器的实物照片。

图5 常见的串口连接器

RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232的不足而提出的。RS-422的接收器采用高输入阻抗,发送驱动器比RS-232具有更强的驱动能力,可允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接10个节点,其中一个为主设备(Master),其余为从设备(Salve),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向,各设备之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。

为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422的基础上制定了RS-485标准。由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的,所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿,如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力,加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在

千米以外得到恢复。在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485可以采用二线或四线方式,二线制可实现真正的多点双向通信。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的应用层通信协议。

3.4 TCP/IP和串行通信的应用层协议

应用层协议定义了运行在不同端系统上的应用程序之间如何传递消息。具体地说,一个应用层协议应定义:

所传递消息的类型,例如请求消息和响应消息。

各种消息类型的语法,也就是消息中的各个字段以及它们如何界定。 各个字段的语义,也就是各个字段中的信息的含义。

确定一个进程何时以及如何发出消息或响应所收到消息的规则。

TCP/IP、RS-232、RS-422及RS-485标准中都没有规定应用层协议,我们看到的应用层协议一般是由智能化系统的生产厂商或某些标准化组织制定的。由厂商制定的通讯协议一般只能用在该厂商生产的特定型号的系统或设备上。而标准化组织制定的协议一般则是通用性的,可能有很多系统或设备都使用相同的应用层协议,例如Modbus协议。

智能建筑中常见的应用层通讯协议的通讯方式一般有两种形式:


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