第4章工业控制数据交换标准OPC规范
如何进行OPC范文
如何进行OPC范文OPC（OLE for Process Control）是一种基于微软的OLE（对象链接和嵌入）技术所开发的工业自动化标准。
它允许不同的工业控制设备和系统之间进行通信和数据交换。
下面将介绍如何进行OPC。
第一步：了解OPC的基本概念OPC是一种开放的标准，允许不同的设备和系统使用统一的接口进行通信。
它定义了一组规范和协议，使得不同供应商的设备和系统能够无缝交互。
通过使用OPC，用户可以从多个设备中获取数据，并且可以对其进行控制和监测。
第二步：选择合适的OPC服务器OPC服务器是实现OPC标准的软件，它负责处理和管理与设备和系统之间的数据交换。
选择合适的OPC服务器对于OPC的成功实施至关重要。
需要考虑的因素包括服务器的稳定性、兼容性、性能、功能和可扩展性等。
第三步：安装和配置OPC服务器安装和配置OPC服务器是进行OPC的关键步骤。
首先，需要将OPC服务器软件安装在计算机上，并确保与所连接的设备和系统兼容。
其次，需要根据所需的配置设置OPC服务器的参数，如通信协议、网络设置、设备和系统的连接等。
第四步：配置OPC客户端OPC客户端是用于与OPC服务器进行通信和数据交换的软件。
在配置OPC客户端之前，需要确定需要连接的设备和系统，并获取相关的OPC服务器的地址和接口信息。
然后，在OPC客户端中配置相应的连接和数据读写等操作。
第五步：测试和调试OPC连接在配置完成后，需要进行测试和调试以确保OPC连接正常工作。
可以使用OPC客户端进行连接测试，并检查所获取的数据和操作结果是否符合预期。
如果遇到问题，可以通过查看日志和调试信息等来进行排查和修复。
第六步：开发自定义应用程序一旦OPC连接正常工作，可以根据需要开发自定义的应用程序。
可以使用编程语言（如C++、C#、VB等）来编写相应的代码，通过调用OPC接口来实现数据采集、控制和监测等功能。
开发自定义应用程序将根据具体需求进行，可以包括数据显示、报警处理、历史数据存储等功能。
OPC技术介绍
OPC技术介绍OPC（OLE for Process Control）是一种应用于自动化领域的通信技术，它允许不同的硬件和软件系统之间进行实时的数据交换和通信。
OPC技术的引入大大简化了自动化系统中的数据传输和集成问题，提高了系统的可靠性和性能。
OPC技术的基本原理是通过使用标准化的接口和协议来实现数据通信。
它建立在微软的OLE（Object Linking and Embedding）技术之上，利用了OLE的功能来连接各种自动化设备和软件系统。
OPC技术的核心是OPC服务器，它可以连接到各种设备（如PLC、DCS、传感器等），并提供统一的接口和协议来进行数据交换。
1.开放性：OPC技术采用了开放的标准接口和协议，可以与各种不同的设备和系统进行通信。
这使得不同厂商的设备和软件可以轻松地进行集成和交互。
2.可靠性：OPC技术使用了高效的通信协议，可以实现实时的数据传输和通信。
它还提供了数据质量检查和错误处理机制，确保数据的可靠性和一致性。
3.灵活性：OPC技术提供了灵活的配置和管理功能，可以根据不同的应用需求进行定制和扩展。
它支持不同的数据类型和通信方式，可以适应不同的工业环境和设备要求。
4.易用性：OPC技术提供了友好的用户界面和操作接口，使得用户可以方便地进行配置和管理。
它还提供了丰富的工具和函数库，支持开发人员进行应用程序的开发和测试。
OPC技术的应用领域非常广泛，包括工业自动化、能源管理、建筑自动化、物联网等。
在工业自动化领域，OPC技术可以用于实时监控和控制系统，实现设备之间的数据交换和协调。
它还可以与其他系统（如MES、ERP等）进行集成，实现生产过程的优化和管理。
在能源管理领域，OPC 技术可以用于实时监测和控制能源消耗，提高能效和减少排放。
在建筑自动化领域，OPC技术可以用于楼宇管理系统，实现设备的自动控制和状态监测。
在物联网领域，OPC技术可以用于设备的远程监控和管理，实现实时的数据采集和分析。
opc规范
opc技术规范是以microsoft的ole/com技术为基础，定义了一组接口规范。
它包括opc自动化接口（automation interface）和opc定制接口（custom interface）。
另外，opc技术规范定义的是opc服务器程序和客户机程序进行通讯的接口或通讯的方法。
1 opc对象与接口：opc服务器对象提供了对数据源进行存取（读/写）或通讯的方法，而数据源可以是现场的i/o设备，也可以是其它的应用程序。
通过接口，opc客户应用程序可以同时连到由一个或多个厂商提供的opc服务器上。
如图1所示。
opc服务器封装了与i/o控制设备进行通讯和访问数据的类型与名字及进行设备操作的代码。
2 opc数据存取（data access）规范：总体来说，opc数据存取规范包含几个对象：服务器对象（server object）、组对象（group object）、项对象（item object）。
opc服务器对象维护着服务器的信息，同时也是opc组对象的包容器。
opc组对象维护着它自己的信息并提供包容opc项的机制，同时管理opc项。
opc组提供客户应用程序组织数据的机制，例如：一个组可以包含一个显示面板所有数据的项，并可对数据进行读写。
在一些特殊情况下，还可以在组里建立客户应用程序与项的连接，并可以根据需要禁止或允许这种连接。
opc客户应用程序还可以修改opc服务器向opc 客户应用程序提交数据变化的刷新数率。
opc组有两种类型：公共组（public）和局部组（local or private）。
公共组可以为多个客户程序共享，而局部组只为某一个客户程序所有。
在每个组里，客户程序可以定义多个opc 项。
如图2所示。
opc项代表了与服务器里数据源的连接。
从定制接口（custom interface）角度来看，一个opc 项不能被opc客户程序作为一个对象来进行操作，因此，在opc项中没有定义外部接口。
“工控软件互操作规范OPC技术”讲座——第1讲 OPC规范的产生与发展
０ 引言
随着 微 电子 、 算 机 、 信 和 网 络 等 技 术 的 发 展 ， 计 通 自动 化 表 越 来 越 多 地 活 跃在 工 业 现 场 ， 以 提 供 以前 无 法 得 到 的 大 量 信 可 息 这 些 信 息 不 仅 包 括 现 场 的 温 度 、 力 等 被 测 参 压 数 ， 包括装 置本 身 的运动 状 况 、 态参 数 。与此 同 也 组 时 ， 场 总 线 得 到 了 迅 速 的 发 展 ， 通 过 标 准 化 的 数 现 它 字通 信 链 路 将 现 场 智 能 化 装 置 与 远 程 监 控 计 算 机 连 接 起 来 。 现 了 数 据 传 输 与 信 息 共 享 ， 成 全 新 的 分 实 形
服 务 器 中的 数 据 。 通 过 Ｃ Ｍ 接 口 。Ｐ Ｏ Ｏ Ｃ客 户 程 序 可 以和 一 个或 多 个
当大 量 现 场 信 息 由 智 能 仪 表 直 接 进 入 监 控 计 算 机 或 通 过 现 场 总 线 传 至 监 控 计 算 机 后 ， 在 着 计 算 机 存 内部 应 用 程 序 对 现 场 信 息 的 共 享 与 交 互 问 题 。 由 于 缺 乏 统 一 的 连 接 标 准 ， 控 软 件 往 往 需 要 为 供 应 商 提 工 供 的 硬 件 设 备 开 发 专 用 的 驱 动 程 序 。 这 样 一 旦 硬 件 设备升级换 代 ， 需要 对相 应 的驱动程 序进 行 更改 ， 就 增 加 了 系 统 的 维 护 费 用 。 同 时 ， 使 计 算 机 中 的 即 Ｓ Ａ 、 Ｈ Ｉ 软 件 都 有 独 立 的 驱 动 程 序 ， 一 般 也 ＣＤＡＮ 等 但 不 允 许 同 时 访 问 相 同 的 设 备 ， 则 很 容 易 造 成 系 统 崩 否
opc协议数据格式
opc协议数据格式摘要：一、OPC协议简介1.OPC概念2.OPC的发展历程二、OPC数据格式概述1.数据格式分类2.数据结构及组成三、OPC数据访问规范1.访问方式2.访问级别3.安全机制四、OPC数据传输过程1.客户端与服务器之间的通信2.数据传输协议五、OPC在我国的应用与发展1.行业应用2.我国OPC发展现状3.发展趋势六、OPC协议的未来展望1.技术发展趋势2.市场前景正文：一、OPC协议简介1.OPC概念OPC（OLE for Process Control）是一种为工业自动化和控制系统设计的通信标准。
它旨在解决不同厂商、不同设备之间的互操作性问题，实现设备数据的无缝集成。
OPC基于微软的OLE（Object Linking and Embedding）技术，利用COM（Component Object Model）实现设备驱动程序和应用程序之间的通信。
2.OPC的发展历程OPC起源于20世纪90年代，随着工业自动化和控制系统的发展，以及计算机技术、网络技术的进步，OPC标准不断完善和扩展。
从最初的OPC UA （Unified Architecture）到OPC DA（Data Access），再到OPC HDA （Historical Data Access），以及安全、事件、报警等方面的规范，OPC已经成为工业自动化领域最重要的通信标准之一。
二、OPC数据格式概述1.数据格式分类OPC数据格式主要分为两类：OPC Data Access（OPC DA）和OPC Historical Data Access（OPC HDA）。
OPC DA负责实时数据访问，包括数据读写、订阅发布等。
OPC HDA则负责历史数据访问，提供数据记录、查询、回放等功能。
2.数据结构及组成OPC数据结构主要包括以下几个部分：（1）OPC标题（Header）：包含数据块的标识信息，如服务器名称、数据项名称等。
opc方案
OPC方案简介OPC（OLE for Process Control，过程控制的OLE）是工业自动化领域常用的通信协议，用于实现不同设备间的数据交换和控制。
本文档将介绍OPC的基本概念、工作原理和应用方案。
概述OPC是一种基于COM（Component Object Model，组件对象模型）的开放标准，提供了统一的接口和协议，使得不同供应商的设备和软件能够无缝地进行通信。
它的目的是简化工业自动化领域中数据交换和控制的复杂性，实现设备的互联互通。
OPC通常涉及两个角色：OPC客户端和OPC服务器。
OPC客户端与上层应用程序交互，向OPC服务器请求数据、发送控制命令；OPC服务器负责与设备通信，接收请求并返回数据。
OPC基本概念以下是OPC中的一些基本概念：OPC DAOPC DA（Data Access）是OPC的核心组件，用于实现数据的读取和写入。
它基于COM技术，提供了标准的接口用于获取和设置设备数据。
数据可以是实时数据、历史数据或计算得出的数据。
OPC HDAOPC HDA（Historical Data Access）扩展了OPC DA的功能，支持对历史数据的访问。
它包括数据检索、存档和查询等功能，使得用户能够方便地获取和分析历史数据。
OPC AEOPC AE（Alarm & Event）用于处理设备的报警和事件信息。
它提供了标准的接口和规范，使得用户能够方便地监控、记录和处理设备产生的报警和事件。
OPC UAOPC UA（Unified Architecture）是OPC的下一代标准，采用了面向服务的架构和现代化的通信机制，更加安全、可靠和易于使用。
它支持多平台、多操作系统，并提供了强大的安全和认证机制。
OPC工作原理OPC的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.客户端应用程序向OPC服务器发送连接请求。
2.OPC服务器确认连接请求，并建立与客户端的通信连接。
3.客户端应用程序发送对设备的读写请求。
工业控制数据交换标准OPC规范
OPC规范支持多种安全认证和加密技术， 确保数据传输的安全性和完整性。
OPC规范的局限性
标准更新滞后
互操作性问题
尽管OPC规范已经存在多年， 但其更新速度相对较慢，可 能无法跟上工业控制领域快 速发展的步伐。
由于OPC规范没有强制要求 实现某些功能，不同厂商的 OPC服务器可能存在互操作 性方面的问题。
04
OPC规范的优势与局限 性
OPC规范的优势
跨平台兼容性
高效的数据传输
OPC规范支持多种操作系统和编程语言， 使得不同厂商的设备和软件能够实现无缝 集成。
OPC规范优化了数据传输机制，提高了数 据读取和写入的效率，降低了网络拥堵的 风险。
灵活的数据模型
强大的安全机制
OPC规范定义了统一的数据模型，使得不 同厂商的设备能够以标准化的方式描述其 属性和方法，方便了开发人员的使用。
OPC规范的特点包括：跨平台性、灵活性、可扩展性和开放性。它支持多种通信协议，如以太网、串口等，并可与各种主流 的工业控制系统和软件集成。
OPC的历史与发展
OPC规范最初由德国的几家自动化厂商联合发起，并于1996年发布了第一个版本。随着工业自动化 技术的不断发展，OPC规范也在不断演进和完善，至今已经发布了多个版本。
02
OPC将与其他物联网技术和标 准进行集成，形成更加完善的 工业物联网解决方案，提高工 业生产的效率和智能化水平。
03
OPC规范将不断适应工业物联 网的发展需求，拓展其在智能 制造、智能物流等领域的应用 场景。
OPC与其他工业互联网技术的融合发展
OPC规范将与工业以太网、现场总线等技术进行融合，形成更加高效、可靠和安全 的工业控制网络。
OPC规范将与云计算、大数据、人工智能等先进技术进行结合，实现工业数据的集 中存储、分析和处理，提高工业生产的智能化水平。
OPC使用说明范文
OPC使用说明范文OPC（OLE for Process Control）是一种通信协议，用于在工业控制系统中传输数据和信息。
它是一种基于标准的方式，用于在不同的自动化设备之间进行通信和交换数据。
OPC协议的设计目的是建立一个开放的、厂商中立的通信标准，以便不同类型的自动化设备能够相互通信和交换数据。
在过去的几十年里，工业控制系统通常使用专有的通信协议来实现设备之间的通信，这导致了厂商之间的互操作性问题。
而OPC协议的出现解决了这个问题，使得不同厂商的设备能够无缝地集成在一起。
OPC协议的架构：OPC协议主要由两部分组成：OPC客户端和OPC服务器。
OPC客户端是用来连接和访问OPC服务器的软件组件，它可以从OPC服务器中读取、写入和订阅实时数据。
OPC客户端可以是各种第三方软件，如监控软件、数据采集软件等。
OPC服务器是一个中间件，负责将不同厂商和不同类型的设备转换成统一的OPC标准。
OPC服务器可以连接到各种类型的控制设备，如PLC、DCS、SCADA等，并提供一组标准的接口和方法供OPC客户端使用。
OPC服务器还负责管理实时数据的缓存、订阅和发布。
OPC协议的特点：1.开放性和中立性：OPC协议是一个开放的标准，任何厂商都可以使用它来实现设备之间的通信。
它不受特定厂商或设备类型的限制，能够在不同的自动化系统中实现互操作性。
2.灵活性和可扩展性：OPC协议支持多种数据传输方式，如本地通信、以太网、无线通信等。
它还支持不同的数据格式，如二进制、ASCII、XML 等。
同时，OPC协议也支持设备之间的点对点通信和多对多通信。
3.高效性和实时性：OPC协议使用高效的通信方式，能够在短时间内传输大量的数据。
它还支持实时数据传输，可以即时地更新和处理实时数据。
4.安全性和可靠性：OPC协议提供了许多安全机制，如认证、加密、数字签名等，以保护数据的安全和完整性。
同时，OPC协议还支持故障恢复和数据冗余，能够确保通信的可靠性和稳定性。
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客户程序和COM 组件程序进行交互的实体是COM对象。
COM 对象类似C++ 中对象的概念，它是某个类（class）
的一个实例，包括一组属性和方法。 COM接口是COM规范中最重要的部分，COM规范的核
心内容就是对接口的定义，COM都是以接口的形式出现。
组件与组件之间、组件与客户程序之间都要通过接口进 行交互。 COM 对象提供的方法就是COM接口，它是一
（2）OPC对象与接口
OPC规范描述了OPC服务器需要实现的 COM 对象及其接口，定义了： 定制接口（custom interface） 自动化接口（automation interface）
图4.3 OPC自动化接口和定制接口 (1)
图4.4 OPC自动化接口和定制接口 (2)
2、OPC数据存取规范 （OPC DA）
B：IOPCCommon接口：
OPC规范如DataAccess，Historical DataAccess，Alarms andEvents等的OPC Server对 象的公共接口，通过该接口的函数，可以设置或 查询组件应用程序的位置标识Local ID，从而实现 客户应用程序与服务器的有效会话，且客户程序 间不受干扰。
二、OPC规范简介
1、OPC规范基础
随着软件工业技术的迅速发展，传统的程序升级 已经无法满足技术的发展需要，而且程序升级需 要大量人力成本，解决这一问题的方法就是将应 用程序分割成一些小的应用或组件，然后将这些 组件在运行时组装起来以形成所需的应用程序， 每一个组件都可以在不影响其他组件的情况下被 升级。
标准 Data Access Alarm and Events Historical Data Batch Security Compliance OPC XML OPC Data eXchange 版本 1.0A，2.0，3.0 1.0，2.0 1.0，1.2 1.0 ，2.0 1.0 1.0 1.01 1.0 内容 数据访问的标准 警报和事件的标准 历史数据访问的标准 批处理的标准 安全性的标准 数据访问标准的测试工具 过程数据的XML标准 服务器间数据交换的标准
COM规范采用开放软件基金会 （Open Software Foundation，OSF）的分布式计算环境 （Distributed Computing Enviroment，DCE）规范 的描述远程调用接口描述语言 （Interface Description Language，IDL）的基础上，进行扩展 形成了COM接口的描述语言。接口描述语言提供 了一种不依赖于任何语言的接口描述方法，因此， 它可以成为组件程序和客户程序之间的共同语言。
图4.5 OPC数据访问对象的分层结构
从定制接口的角度来看，OPC项并不是可以由 OPC客户直接操作的对象，因此OPC项没有定义外 部接口，所有对OPC 项的操作都是通过包容该项 的OPC组对象进行的。而OPC 服务器对象和组对 象是聚合关系，即OPC 服务器对象创建OPC 组后， 将组对象的指针传递给客户，由客户直接操纵组 对象。这样既提高了数据存取的速度也易于功能 扩展，体现了组件软件的重用性。
接口组装起来以形成所需要的应用程序。
（1）COM/DCOM简介
由微软公司推出的开放的组件标准。COM标准包 括规范和实现二大部分，规范部分定义了组件之间 通信的机制，这些规范不依赖任何特定的语言和操 作系统，具有语言无关性；COM 标准的实现部分 是COM 库，COM库为COM规范的具体实现提供了 一些核心服务。由于COM以客户/ 服务器模型为基 础，因此具有良好的稳定性和很强的扩展能力。
OPC数据存取规范是OPC基金会最初制定的1 个工业标准，其重点是对现场设备的在线数据进行 存取。该规范也分为定制接口规范和自动化接口规 范二部分，2种接口完成的功能类似，下面主要介 绍定制接口规范中基本的对象和接口功能。
OPC数据存取服务器主要由以下几个对象组 成:即服务器对象、组对象和项对象。OPC服务器 对象维护有关服务器的信息并作为OPC 组对象的 包容器，可动态地创建或释放组对象；而OPC 组 对象除了维护有关其自身的信息，还提供了包容 OPC项的机制，逻辑上管理OPC项；OPC项则表 示了与OPC 服务器中数据的连接。
分布式组件对象模型（Distributed COM，DCOM）是 COM的网络扩展，它建立在COM之上，并且提供了一种使 COM组件加入网络环境的透明网络协议，使COM对象能像 在本机上一样在网络上彼此交互。DCOM技术的核心是地 址透明性，它依赖对象远程过程调用（Object Remote Procedure Call，ORPC）来完成它所有的网络通信工作，使 DCOM组件不仅能跨越进程边界，而且能跨越计算机间的 物理边界而相互交换信息，程序员不必编写网络通信所需 要的繁杂代码。在分布式计算机环境下，DCOM服务器和 客户处于不同的地址空间，不能直接交互信息，客户和 DCOM服务器通过代理（proxy）对象和存根（stub）模块 间接地交互。
通过COM接口，OPC 客户程序可以和一个或多 个提供商的OPC服务器连接。同时一个OPC 服务 器也可以同多个客户程序相连，形成多对多的关 系。任何支持OPC的产品都可以无缝地实现系统 集成。由于OPC技术基于DCOM所以客户程序和 服务器可以分布在不同的主机上，形成网络化的 监控系统。
客户应用程序A
4、OPC的历史
早期的OPC标准是由提供工控软件的５家 公司所组成的OPC特别工作小组所开发的。 Fisher-Rosement，Intellution，Rockwell Soft ware，Intuitive Technology以及Opto22早在 1995年开发了原始的OPC标准，微软同时作 为技术顾问给予了支持。
C：IOPCServcr接口：
是Server对象的主要接口，主要完成Grouቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ对 象的添加、删除、获取Server对象的状态、创建组
对象枚举器等。
IOPCServer 是OPC Server的主接口，通过它实现 OPC Server在操作系统中的安装和注册。此接口是必须 要实现的，其所有方法也必须实现。在IOPCServer接口 中共有六个函数： ①IOPCServer::AddGroup HRESULT AddGroup( LPCWSTR szName,BOOL bActive, DWORD dwRequestedUpdateRate, OPCHANDLE hClientGroup, LONG *pTimeBias, FLOAT * pPercentDeadband, DWORD dwLCID, OPCHANDLE * phServerGroup, DWORD *pRevisedUpdateRate, REFIID riid, LPUNKNOWN * ppUnk ); 此方法是在OPC Server上建立一个组
组件实际上是一些小的二进制可执行程序。它可 以给应用程序、操作系统以及其他组件提供一些 服务。多个COM 对象可以连接起来以形成应用程 序或组件系统，每一个应用程序都可划分为多个 独立的模块进行开发，这里的每一个独立模块都 是一个自给自足的组件。可以采取不同的开发语 言去设计每一个组件。在运行时将这些组件通过
（1）OPC服务器对象
OPC 服务器对象是OPC 服务器程序暴露的主 要对象，客户程序首先创建该对象再通过其接口完 成所需功能。
图4.6 标准OPC服务器对象
A：IUnknown接口
COM对象必须实现的接口，主要负责对象的 接口查询和生存期管理，包括QueryIntertface（）、 AddRef（）和Release（）函数。客户程序可以通 过QueryInterfac（）查询需要访问的接口。因此， 客户程序只要得到对象的任何一个接口，就可以 访问对象的所有接口。
客户应用程序B
OPC客户程序接口
OPC客户程序接口
设备1OPC服务器
设备2OPC服务器
设备1
设备2
图4.2 利用OPC的控制系统构成
3、采用OPC的好处：各方受益
（1）OPC技术把硬件和应用软件有效地分离开，硬 件厂商只需要提供一套软件组件，所有OPC客户程 序都可以使用这些组件，无需重复开发单独的驱动 程序。一旦硬件升级，只需修改OPC服务器端I/O 接 口部分，无需改动客户端程序。 （2）工控软件公司只要开发一套OPC接口就可采用 统一的方式对不同硬件厂商的设备进行存取操作。 这样，软硬件厂商可以专注于各自的核心 部分，而不是兼容问题。
客户应用程序A
客户应用程序B
设备1驱 动程序A
设备2驱 动程序A
设备1驱 动程序B
设备2驱 动程序B
设备1
设备2
图4.1 用驱动程序的系统连接
2、OPC是如何工作的
OPC规范是由世界领先的自动化厂商与微软合作 制定的一项工业标准，它以组件对象模型和分布式 组件对象模型（COM、DCOM）技术为基础，采用 C/ S模式，定义了一组COM对象及其接口规范。 OPC规范定义了客户程序与服务器程序进行交互 的方法，但并没有规定具体的实现，OPC服务器可 由不同供应商提供，其代码决定了服务器访问物理 设备的方式、数据处理等细节。但这些对OPC 客户 程序来说都是透明的，只需要遵循相同的规范或方 法就能读取服务器中的数据。
（3）即使计算机中的SCADA、HMI等软件都有 独立的驱动程序，但一般也不允许同时访问相同 的设备，否则很容易造成系统崩溃 （4）另一方面，现场控制层作为企业整个信息系 统的底层部分，必然需要与生产过程管理层和经 营决策层进行集成。这样也存在着监控计算机如
何与其它计算机进行信息沟通和传递的问题。
OPC基金会（OPC Foundation）是在1996 年9月24日在美国的达拉斯举行了第一次理 事会，并在同年10月7日在美国的芝加哥举 行了第一次全体大会上宣告正式成立的。 之后得到迅速发展，中国也成了了OPC促 进会。