OPC接口技術(shù)在企業(yè)綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用

摘 要：本文介紹了OPC接口技術(shù)在某大型化肥廠企業(yè)綜合自動(dòng)化中的應(yīng)用，表明了OPC技術(shù)在企業(yè)綜合自動(dòng)化中的強(qiáng)大功能和應(yīng)用特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：OPC 企業(yè)綜合自動(dòng)化 集散控制系統(tǒng) 數(shù)據(jù)采集

引言

在企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(CIPS——Computer Integrated Process Control System)中，管理網(wǎng)需要從控制網(wǎng)上實(shí)時(shí)地獲取工藝生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)以滿足管理的不同需求。由于控制網(wǎng)上的DCS、PLC和其他智能儀器儀表通常來自不同的廠商,相互之間的通訊非常復(fù)雜。甚至由于通訊接口不夠靈活，導(dǎo)致控制網(wǎng)與管理網(wǎng)之間數(shù)據(jù)的互操作性差、通訊的穩(wěn)定性差、管理軟件功能受到限制。因此，如何有效、可靠、實(shí)時(shí)和高速地從控制網(wǎng)中獲取在管理網(wǎng)上所需要的各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，是在企業(yè)綜合自動(dòng)化實(shí)施過程中普遍關(guān)注的問題。

OPC（OLE for Process Control）作為硬件和軟件之間的一個(gè)中間件，解決了上述問題，它為工業(yè)數(shù)據(jù)通訊提供了一種標(biāo)準(zhǔn)。

一、OPC技術(shù)概述

OPC是Microsoft公司的對(duì)象鏈接和嵌入OLE/COM技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用，為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)訪問機(jī)制。OPC采用客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu)，提供了兩套接口方案，分別為COM接口和OLE自動(dòng)化接口。COM接口效率高，通過它客戶能夠發(fā)揮OPC服務(wù)器的最佳性能，采用C++語言的客戶一般采用此方案；OLE自動(dòng)化接口使解釋性語言和宏語言訪問OPC服務(wù)器成為可能，采用VB語言的客戶一般采用此方案。如圖1所示。




圖1 兩種不同的接口方式

OPC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了基本OPC對(duì)象有三個(gè)：OPCServer、OPCGroup和OPCItem。其中OPCServer和OPCGroup接口圖如圖2、3所示。




圖2 OPC服務(wù)器對(duì)象




圖3 OPC組對(duì)象

OPC技術(shù)擴(kuò)展了硬件設(shè)備的概念，只要符合OPC服務(wù)器的規(guī)范，OPC客戶都可以與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。硬件廠商只需要編寫一套驅(qū)動(dòng)程序就可以滿足不同用戶的需要，軟件開發(fā)商也無需了解硬件設(shè)備究竟是哪家廠商的及其硬件實(shí)質(zhì)，因此OPC在短時(shí)間內(nèi)取得了飛速的發(fā)展。管理OPC標(biāo)準(zhǔn)的組織是OPC基金會(huì)，全世界幾乎全部的控制系統(tǒng)、儀器儀表和過程控制系統(tǒng)的主要供應(yīng)商都是該組織成員。

顯然，OPC技術(shù)為控制網(wǎng)與管理網(wǎng)之間的互聯(lián)，以及上層應(yīng)用軟件和控制設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊提供了極大的方便，而且使得整個(gè)企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)更具有靈活性和開放性。實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用軟件和硬件設(shè)備的“即插即用”。只要遵循OPC規(guī)范，管理網(wǎng)即可隨時(shí)通過OPC接口來獲取工藝生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)了。

二、OPC技術(shù)在CIPS中的實(shí)現(xiàn)

某大型化肥廠企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)由三部分組成：基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)、大型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、企業(yè)資源管理系統(tǒng)。而基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)中DCS、PLC等工藝生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)、可靠地傳送到大型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫上是整個(gè)項(xiàng)目能否成功的關(guān)鍵。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)有DCS、PLC等種類繁多，分別為西門子、歐姆龍、橫河uXL系統(tǒng)、Foxboro I/AS系統(tǒng)等，七套PLC控制系統(tǒng)和部分智能儀器儀表。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)采用浙大中控的ESP-iSYS系統(tǒng)，關(guān)系數(shù)據(jù)為Oracle 9i。




圖4 基于OPC技術(shù)的CIPS系統(tǒng)

下面以Foxboro I/AS系統(tǒng)為例講述DCS與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫通過OPC方式通訊的實(shí)現(xiàn)方法。

實(shí)現(xiàn)路線：Foxboro I/AS系統(tǒng)本身提供OPC通訊協(xié)議用于存取DCS中的在線數(shù)據(jù)，在數(shù)采工控機(jī)上安裝OPC Server軟件，通過安裝在工程師站AW51D上的API應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)二者之間的數(shù)據(jù)通訊。這樣，在以太網(wǎng)上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫OPC Client即可通過OPC協(xié)議與OPC Server端建立連接，從而采集到工業(yè)現(xiàn)場的在線數(shù)據(jù)。

數(shù)采工控機(jī)軟硬件配置：研華工控機(jī)+雙以太網(wǎng)卡，操作系統(tǒng)為Windows 2000＋SP3。同時(shí)AD51D工程師站需有剩余的以太網(wǎng)接口，以便和數(shù)采工控機(jī)進(jìn)行通訊。

其他DCS、PLC的通訊原理基本類似，在此不一一詳述。

三、結(jié)束語

在實(shí)施企業(yè)CIPS系統(tǒng)時(shí)，OPC技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。

1)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。OPC實(shí)現(xiàn)了DCS、PLC等現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，企業(yè)的絕大部分與生產(chǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)都進(jìn)入了實(shí)時(shí)和關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。

2)在線數(shù)據(jù)監(jiān)測。OPC實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和DCS、PLC等工業(yè)控制設(shè)備之間高效、靈活的數(shù)據(jù)讀寫。企業(yè)管理層可以實(shí)時(shí)地獲取現(xiàn)場各類數(shù)據(jù)，能通過Web的形式監(jiān)控生產(chǎn)現(xiàn)場，使得“辦公室更趨近現(xiàn)場”。

3)OPC技術(shù)解決了“信息孤島”的瓶頸問題。對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度、計(jì)劃優(yōu)化、企業(yè)決策等起到了重要的作用。



參考文獻(xiàn)：

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[3] 胡強(qiáng),趙英凱.OPC技術(shù)在DCS與工廠管理網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊中的應(yīng)用.工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置，2002，3:25～28.

[4] 王德康,蘇宏業(yè)等.基于OPC技術(shù)的先進(jìn)控制軟件設(shè)計(jì)與研究.化工自動(dòng)化及儀表，2000，27（4）:27～30.




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