OPC技术在选煤厂自动化中的应用.pdf

第 2 5卷第 9期 2 0 0 6年 9月 煤炭技术 C o a l T e c h n o l o g y V o 1 ． 2 5． No ． 0 9 S e p， 2 0 0 6 O P C技术在选煤厂 自动化中的应用 周 国宾 北京华宇T程有限公司，河南 平顶山 4 6 7 0 0 2 摘要 O P C是一种联接硬件装置或软件数据库等数据源与过程控制客户应用程序之问的标准化的接口协议 ， 为 选煤厂实时监控系统与 P L C或仪器仪表之间提供一条高效可靠的新途径。本文首先对 O P C技术进行介绍 ， 然后介 绍安装 I F I X O P C软件的全厂 [ 作站作为 O P C客户端联接罗克韦尔公司的 R S L I N X O P C服务器， 实现了全厂集中监 控系统与铁路装车自动化系统的数据共享， 说明O P C技术的应用节约 r选煤厂 自动化的软件和硬件资源。 关键 词 O P C；O L E；C O M；D C O M；MI S ；E t h e r N e ff l P ；MB E 中图分类号 3 3 3 9 4 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 o 6 o 9 0 0 8 9 0 2 Ap p l i c a t i o n o f OPC Te c h n o l o g y Au t o m a t i o n i n Co a l Dr e s s i ng P l a n t Z H0U Gu ob i n B e i j i n g H u a y u E n g i n e e fi n g L i m i t e d C o m p ， ， P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 2 ，C h i n a Ab s t r a c t OP C i S a h a r d wa r e d e v i c e o r s o f t wa r e l i n k i n g d a t a s o u r c e s s u c h a s d a t a b a s e s a n d p me e s s c o n t ml a p p l i c a t i o n s c l i e n t a g r e e me n t b e t we e n t h e s t a n d a r d 【 i z e d i n t e r f a e e．I t p r o c i d e s r e a l t i me mo n i t o r i n g s y s t e m f o r e o a l d r e s s i n g p l a n t s wi t h P1 C o r i n s t r u me n t ．Fi r s t i n t md u e e s OP C t e c h n o l o g y．t h e n．i n t md u c e s I FI X OPC s o ft wa re i n s t a l l e d wo r k s t a t i o n s a s a wh o l e p l a n t OP C c l i e n t c o n n e c t i v i t y R0CKW EL L c o mp a n i e s’RS LI NX OPC s e r v e r ，r e a l i z e s c o n c e n t r a t i o n c o n t rol s y s t e m b y t h e p l a n t a u t o ma t i o n s y s t e m w i t h r a i l t r a n s p o r t d a t a s h a rin g， wh i c h s h o w t h a t OPC t e c h n o l o g y a p p l i c a t i o n i n c o a l d r e s s i n g p l a n t a u t o ma t i o n s a v e s s o f t wa re a n d h a r d wa re r e S OU r eeS ． Ke y wo r d s OPC；OLE；COM ；DCOM ；MI S；Et h e r Ne t ／ I P；MB E 1 O P C介绍 1 ． 1 什么是 O P C O P C全称是 O L E f o r P r o c e s s C o n t ro l ， 它的出现为基于Wi n d o w s 的应用程序和现场过程控制应用建立 r桥梁。存过去， 为了存取现场设备的数据信息 ， 每一个应用软件开发商都需 要编写专用的接口函数。由于现场 没备的种类繁多， 且产品 的不断升级， 往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负 担。通常这样也不能满足工作的实际需要 ， 系统集成商和开 发商急切需要一种具有高效性 、 可靠性 、 开放性、 町互操作性 的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下 ， O P C标准应运 而生 。 管理该标准的组织是 O P C基金会。该基金会的会员单 位在世界范围内超过 2 2 0个。包括 了世界上几乎全部的控 制系统、 仪器仪表和过程控制系统的主要供应商。O P C基金 会的先驱南F i s h e r R o s e m o u n t 、 R o c k w e l l 软件公司、 O p t o 2 2 、 I n ． t e l l u t i o n和 I n t u i t i v e T e c h n o l o g y 公 司组成的“ 特别T作组” 在经过一年工作后， 开发出一个基本的、 可运行的O P C规范。 简化的第～阶段的标准在 1 9 9 6年 8月发布。随着 1 9 9 7年 2 月 M i c r o s o ft公司推出 Wi n d o w s 9 5 支持的 D C O M技术 ， 1 9 9 7年9 月新成立的 O P C F o u n d a ti o n对 O P C规范进行修改， 增加了数 据访问等一些标准 ， O P C规范得到了进一步的完善。O P C是 基 于 Mi c r o s o ft 公 司的 D i s t r i b u t e d I n t e r n e t A p p l i c a t i o n D N A 构架 和 C o m p o n e n t O b j e c t M o d e l C O M 技术， 根据易于扩展性而设 计的。O P C规范定义了一个工业标 准接 口， 这个标准使得 C O M技术适用于过程控制和制造 自动化等应用领域。O P C 是以 O L E ／ C O M机制作为应用程序的通讯标准。O L E ／ C O M是 一 种客户／ 服务器模式， 具有语 言无关性 、 代码重用性、 易于 集成性等优点。O P C规范 r接口函数， 不管现场设备以何种 肜式存在， 客户都以统一的方式去访问， 从而保证软件对客 户的透明性， 使得用户完全从低层的斤发中脱离出来。 1 ． 2 P C的优势 1 、 2 ． 1 传统 的过程控 制 系统结构 传统的过程控制系统是一对一的系统， 见图 1 。任何一 种 H MI 如 I F I X软件 、 WI N C C等 上位监控软件或其它应用软 件 如 S o L S E R V E R等 在使用某种硬件设备时都需要开发专 用的马 Ⅸ 动程序。系统构建完成后的最终结果是 1 种软件要 使用 N类硬件设备需要肝发 N个驱动程序； M类软件要使用 N类硬件设备需要开发 M*N个驱动程序； 每增加 1 个新的 应用软件需要另外开发 N个硬件设备的驱动程序 ； 每增加 1 个新的硬件设备需要为 M个软件开发新的设备驱动程序。 图 1 传统 的过程控制 系统结构 1 ． 2 ． 2 基 于 O P C技 术的过程控制 系统 结构 基于 O P C技术的过程控制系统则可以完美地解决传统 收稿 日期 2 0 0 6 0 6 0 5 ； 修订 日期 2 0 0 6 0 7 0 5 作者简介 周国宾 1 9 7 4一 ， 男， 江西瑞金人， 工程师， 1 9 9 7 年毕业于空军第一航空学院 E业 自动化专业 ， 现就职于北京华宇 工程有限公司，主要从事计算机应用、 工业 自动化 、 智能仪表等方面的设计与调试， T e l 0 3 7 5 4 9 7 9 6 5 5 9 0 煤炭技术 第 2 5卷 方式的上述问题。其基本系统结构见图2所示。 图 2 基于 O P C的过程控制系统结构 任何一种设备只需要提供一种驱动就可以供任何软件 系统使用， 系统构建完成后的最终结果是 M类软件要使用 N类硬件设备只需要开发 N个驱动。每增加 1 个新的应用 软件不需要另外开发硬件设备的驱动程序 ； 每增加 1 个新的 硬件设备只需要开发 1 个新设备的驱动程序。 由于 O P C规范基于 O L E ／ C O M技术 ， 同时 O L E ／ C O M的扩 展远程 O L E自动化与 D C O M技术支持 T C P ／ I P等多种网络协 议， 因此可以将 O P C客户、 服务器在物理上分开， 分布于网络 不同节点上。O P C规范可以应用在许多应用程序中， 如它们 可以应用于从 S C A D A或者 D C S系统的物理设备中获取原始 数据的最底层， 它们同样可以应用于从 S C A D A或者 D C S系 统中获取数据到应用程序中。实际上， O P C设计的 目的就是 从网络上某节点获取数据。O P C的客户／ 服务器模式反映了 O P C在 S C A D A系统的应用。 2 0 P c技术在选煤厂监控系统中的应用 2 ． 1 系统介绍 该系统配置就是基于 O P C的过程控制系统结构见图 3 ， 由两个系统组成， 选煤厂全厂集中监控系统和铁路装车自动 化系统。选煤厂全厂集中监控系统的构成 上位计算机选用 台湾研华工控机， 下位机选用法国施耐德昆腾系列 P L C， C P U 站为主站， 与从站以远程 I ／ 0方式通讯， C P U主站通过以太网 模块与上位计算机通讯 ， 符合控制系统标准的三层网络 信 息层、 控制层、设备层 ， 上位计算机 的操 作系统为 WI N D O WS 2 0 0 0 专业版 ， 组态软件选用 I n t e l l u t i o n公司的 I F I X 3 ． 5 ， 选用的 O P C驱动是 M B E ， MB E称为 MO D B U S T C P ／ I P是施耐 德公司透明工厂的核心协议 ， 完成 I F I X对昆腾 P L C的通讯， 实现选煤厂全厂集 中监控的功能。铁路装车 自动化系统的 组成 上位计算机选用台湾研华工控机， 下位机选用罗克韦 尔 自动化公司艾伦 一布拉德利 P L C ， C P U站为主站 ， 与从站以 C o n t r o l N e t 方式通讯 ， C P U主站通过以太网模块与上位计算机 通讯， 符合控制系统标准的三层网络 信息层 、 控制层 、 设备 层 ， 上位计算机的操作系统为 WI N D O WS 2 0 0 0专业版， 组态 软件选用罗克韦尔公司的 R S V I E W3 2 ， 选用的 O P C驱动是 R S L I N X， E t h e r N e t ／ I P是罗克韦尔公司信息层的核心协议 ， 完 成 R S V I E W3 2 对 C o n t r o l L o g i x P L C的通讯， 实现铁路装车自动 化功能 。 2 ． 2 利用 O P C技术使 I F I X全厂工作站成为两个系统的网关 在这两个系统中都用到了O P C技术的本地应用， 即上位 机都完成本地 P L C的数据采集， 当两个系统的数据需要互相 采集时， 就用到了 O P C技术的远程应用 ， 需要配置 O P C服务 器和客户端。 、 、 t t l l m _ c ， 、 c 响 “ x 蕞 c ， 、 ⋯⋯一⋯⋯ ， 、 ⋯⋯⋯⋯⋯ 图 3 选煤厂监控系统配置图 在该系统中把 R S V I E W3 2装车工作站配置成 O P C服务 器， 首先通过 R S L I N X通讯软件进行配置， 在“ c o n fi g u r e d r i v e r s ” 菜单中选中“ A BE t h e r N e t ／ I P ” 作为联接 C o n t r o l L o g i x P L C的驱 动， 填写 P L C的 I P地址， 接着配置 D D E ／ O P C服务器， 先新建 一 个主题即 O P C服务器名称， 填写数据源和高级通讯选项后 完成见图4 。 图 4 通讯配置 图 完成了 O P C服务器的配置接下来进行客户端的配置， 在 该系统中把 I F I X全厂工作站配置成 O P C客户端， 首先在在 I F I X组态软件中安装“ O P C C l i e n t ” 驱动， 安装完毕后运行 O P C P O WE R T O O L 联接远程 O P C服务器， 对网络进行浏览或直接 填写 R S L I N X O P C服务器的名称完成 R S L I N X O P C客户端 与 服务器的通讯 ， 在 I F I X的数据库中建立对应的 T A G名 ， 则铁 路装车自动化系统的数据就读入了 I F I X全厂工作站， 这时 I F I X全厂工作站即能对远程 c o n t r o l L o g i x P L C的数据进行读 写也能对昆腾系列 P L C的数据进行读写 ， 使 I F I X全厂工作站 成为两个 P L C系统的网关 ， 使两个 P L C系统的数据可以相互 共 享。 3 结论 O P C技术的成功应用使得该系统具有 良好的灵活性和 开放性 ， 利用 O P C技术采集的数据最终传人 M I S 管理信息 系统 系统中进行统一管理分析 ， 对选煤厂指导生产起到很 大作用， 比传统过程控制系统结构节省了软件和硬件资源， O P C的客户／ 服务器模式必将在选煤厂 自动化中得到广泛的 应用， 例如全厂工作站 O P C客户端 与加压过滤机工作站 在工作站内用西门子 S O F T N E T软件配置 O P C服务器 实现 数据共享 。 参考文献 [ 1 ] O P C基金会 ． 数据存取规范[ M] ． 1 ． 0和2 ． 0 版本．