OPC技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)試驗車臺的應(yīng)用

1、OPC 技術(shù)在航空發(fā)動機(jī)試驗車臺的應(yīng)用言潔奕，蔡 衍，于海燕 ( 中國航發(fā)湖南動力機(jī)械研究所， 湖南 株洲 412002) 摘 要：針對某航空發(fā)動機(jī)試驗車臺電氣 系統(tǒng)與測試系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)不能共享的難題，提出在現(xiàn)有 PROFIBUS 現(xiàn)場總線的情況下增加 PROFINET 現(xiàn)場總線， 通 過運用 OPC 技術(shù)， 簡單、有效地解決多種監(jiān)控軟件與現(xiàn)場設(shè) 備之間的通信問題。 在西門子工控機(jī)上組態(tài) OPC 服務(wù)器，在 PC上位機(jī)上編寫OPC客戶端應(yīng)用程序，實現(xiàn) PC上位機(jī)與 西門子 S7-300 PLC 動態(tài)數(shù)據(jù)交換。實踐結(jié)果表明，系統(tǒng)運 行穩(wěn)定、可靠，采用新的數(shù)據(jù)傳輸方式提高了試驗車臺的自 動化程度，提

2、升了工作效率。 關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)通信； OPC 技 術(shù)；PLC隨著計算機(jī)、通信和自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，信息全方位共享的需求愈加強(qiáng)烈，而現(xiàn)階段試驗車臺中的電氣 系統(tǒng)和測試系統(tǒng)卻是相對比較獨立的 2 個系統(tǒng)。雖然電氣系 統(tǒng)中的可編程邏輯控制器 (PLC) 可以對測試系統(tǒng)監(jiān)測到的發(fā) 動機(jī)超溫超轉(zhuǎn)等報警信號進(jìn)行分析處理，使執(zhí)行單元做出相 應(yīng)的動作，但是測試系統(tǒng)卻無法獲取電氣系統(tǒng)中的重要數(shù) 據(jù)。 為了解決試驗車臺系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不共享的難題，研究引 入 OPC 技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換， 以獲取更完善的試驗數(shù) 據(jù)，從而能更有效地對發(fā)動機(jī)性能進(jìn)行分析。 1 試驗車臺 子系統(tǒng)狀況分析 大部分試驗車臺電氣系統(tǒng)都是以

3、PLC 為主控中心，選用西門子的 S7-300 系列。 S7-300 PLC 通過PROFIBUS現(xiàn)場總線與SIMATIC面板式PC觸摸屏連接，以 實現(xiàn)電氣系統(tǒng)內(nèi)部控制信號之間的通信。 PROFIBUS 現(xiàn)場總 線適用于自動化系統(tǒng)與現(xiàn)場信號單元的通信，并能實現(xiàn)對現(xiàn) 場信號進(jìn)行采集和監(jiān)控。 現(xiàn)階段試驗車臺中電氣系統(tǒng)S7-300 PLC 的專用編程軟件是 STEP 7 V5.5， 測試系統(tǒng)的常 用編程軟件是 Visual Basic 6.0 ，要解決軟件 STEP 7 V5.5、 Visual Basic 6.0 和硬件 S7-300 PLC 之間的數(shù)據(jù)交換問題， 可 以采用受到國內(nèi)外同行認(rèn)可和支

4、持并在工業(yè)控制領(lǐng)域得到 廣泛應(yīng)用的 OPC(Object Linking and Embedding for Process Control)技術(shù)1-2。2 OPC技術(shù)的應(yīng)用 OPC是指一個標(biāo)準(zhǔn)的、與制造商無關(guān)的軟件接口，采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，為工業(yè)自動化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，能簡單而 有效地解決基于 Windows 的多種監(jiān)控軟件與現(xiàn)場設(shè)備之間 的通信問題。 S7 協(xié)議是西門子的專有協(xié)議， 是由多種應(yīng)用層 協(xié)議組成。西門子觸摸屏通過 S7協(xié)議與S7-300進(jìn)行通信。試 驗車臺中電氣系統(tǒng)的西門子工控機(jī)作為 OPC 服務(wù)器，在 STEP 7 V5.5 編程軟件中組態(tài) OPC Ser

5、ver， OPC Server 通過 S7 協(xié)議獲取底層硬件 S7-300 PLC 的數(shù)據(jù)信息，然后通過標(biāo) 準(zhǔn)的OPC接口傳送給 OPC Client。測試系統(tǒng)的PC機(jī)作為 OPC 客戶機(jī)， OPC Client 應(yīng)用程序可以在 VB6.0 編程軟件 中采用 Visual Basic 進(jìn)行開發(fā)， OPC Client 通過標(biāo)準(zhǔn)的 OPC接口接收數(shù)據(jù)信息并進(jìn)行處理。 隨著 PROFINET 技術(shù)的發(fā) 展，西門子對于 S7-300 PLC的CPU進(jìn)行了升級，CPU集成 了 PROFINET 接口； 因此， 測試系統(tǒng)、 觸摸屏和 S7-300 PLC 之間可以利用 OPC 技術(shù)和現(xiàn)有的以太網(wǎng)卡， 通

6、過 PROFINET 現(xiàn)場總線通信，實現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)交換。試驗車臺子系統(tǒng)通 信結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1所示。 圖 1 試驗車臺子系統(tǒng)通信結(jié)構(gòu) 示意圖 3 數(shù)據(jù)通信問題解決過程 SIMATIC NET 是西門子 在工業(yè)控制層面上提供的一個開放的、多元的通信系統(tǒng)，其 能將工業(yè)現(xiàn)場的PLC、工作站和個人電腦進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)通信；因 此，需要在西門子工控機(jī)和測試系統(tǒng)的PC機(jī)上分別安裝SIMATIC NET 軟件。當(dāng) SIMATIC NET 軟件安裝完成后，在 工控機(jī)和 PC 機(jī)桌面上均可看到“ Station Configurator ”的快 捷圖標(biāo)，同時在任務(wù)欄中也會有“ Station Configurator

7、 ”的圖 標(biāo)。3.1組態(tài)OPC服務(wù)器 3.1.1在STEP 7中組態(tài)PC站 在 項目 My_S7 中，右鍵“ Insert New Object| SIMATIC PC Station”，將 SIMATIC PC Station 重命名為 VBAccessOPCServer，雙擊“ Configuration ”圖標(biāo)，在彈出窗 口中第1個插槽添加OPC Server，第3個插槽添加IE General（IE General 為通用網(wǎng)卡，可代替任何工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng) 卡）。配置完成后，點擊“ Save and Compile”。PC站硬件配 置圖如圖2所示。圖2 PC站硬件配置圖 3.1.2 OPC服

8、務(wù)器 網(wǎng)絡(luò)連接組態(tài) 在NetPro下配置S7 PLC和PC站的網(wǎng)絡(luò)連接。 點擊“ VBAccessOPCServer ” 中的“ OPC Server” 后，在連 接表第 1行右鍵“ Insert New Connection ”建立 S7 connection_1 連接，設(shè)置完成后，點擊“ Save and Compile” ，編譯保存成 功后，在項目 My_S7 中將 VBAccessOPCServer 的硬件配置 下裝，創(chuàng)建 S7 連接圖 (見圖 3)。 圖 3 創(chuàng)建 S7 連接圖 3.1.3 Configuration Console 設(shè)置 運行 Configuration Conso

9、le 編輯 器對西門子工控機(jī)的 SIMATIC NET 進(jìn)行設(shè)置。首先，需要 將 Mode of Module 的選項設(shè)置為 Configured Mode ；然后， 把 Index 選項設(shè)置為與 PC 站相應(yīng)的槽號。 Configuration Console 集成了訪問點 Access points 的設(shè)置選項。通過把 S7_ONLINE 的訪問點設(shè)置為 PC Internal(local) ，系統(tǒng)自動地 選擇通信路徑。網(wǎng)卡的參數(shù)配置圖如圖 4所示。 圖 4 網(wǎng)卡 的參數(shù)配置圖 3.1.4 運行 Station Configurator 軟件配置 PC 站 進(jìn)入 Station Confi

10、guration Editor 界面進(jìn)行編輯， 第 1 個插 槽添加 OPC Server,第3個插槽添加IE General,要與STEP 7 中配置的完全一致，同時注意 Station Configuration Editor 中的 Station Name 應(yīng)與 SIMATIC Manager 中 SIMATIC PC Station 的名字 (即 VBAccessOPCServer) 一致，否則不能正確 下裝。下載完成后， Station Configuration Editor 中的狀態(tài)如 圖 5 所示。 圖 5 Station Configurator 配置窗口圖 3.1.5 OP

11、C Server的測試 啟動OPC Scout,進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的測試。雙擊“OPC SimaticNet ”，在隨之彈出的“ ADD Group ”對話框中輸入組名為“OPCE”點擊“OK”確認(rèn)。雙擊“OPC_IE” 圖標(biāo)，彈出“ OPC- Navigator ”對話框。此窗口中顯示所有 的連接協(xié)議。點擊“ S7 | S7 connection_1 |DB | New Definition ”，對彈出窗口里的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后， 點擊“0K”確認(rèn)。將新定義的條目移到OPC-Navigator的右側(cè)窗口，點擊“OK”確認(rèn)。所定義的條目(Item)嵌入到OPC Scout 中。如果“ Qual

12、ity ” 顯示“ good” 貝U OPC Server 與 PLC 的 S7 連接已經(jīng)建立，就意味著可以對標(biāo)簽變量進(jìn)行讀 寫操作。 3.2 編寫 OPC 客戶端應(yīng)用程序 首先， 需要對自動 化接口進(jìn)行聲明和調(diào)用。要使用自動化接口，應(yīng)在系統(tǒng)的根 目錄下安裝 OPC 包裝 DLL 文件，即 OPCDAAuto.dll 文 件。在 Visual Basic 6.0 環(huán)境下，點擊菜單欄中 “ Project” 的子菜單 “ References”在彈出的對話框中選擇添加“ Siemens OPC DA Automation 2.0 ”；然后，連接 OPC 服務(wù) 器，添加 OPC 組對象，添加數(shù)據(jù)項

13、，同步數(shù)據(jù)讀寫；最后， 斷開 OPC 服務(wù)器。 4 結(jié)語 針對試驗車臺建臺要求，利用 OPC 技術(shù)解決了電氣系統(tǒng)與測試系統(tǒng)間難以實現(xiàn)開放的、 無 縫隙連接的問題，減少了數(shù)據(jù)通信接口的開發(fā)和維護(hù)工作 量，提高了數(shù)據(jù)采集的實時性和準(zhǔn)確性，更好地體現(xiàn)了信息 集中、控制分散的設(shè)計理念。 參考文獻(xiàn) 1 寧鷗,陽世榮 , 夏偉，等.OPC技術(shù)在艦船綜合平臺管理系統(tǒng)中的應(yīng)用研究J.中國艦船研究學(xué)報 ,2011,6(4):273-277. 2 丁承君 ,張春慧 ,王宏.OPC技術(shù)在液力變矩器性能實驗臺系統(tǒng)中的應(yīng)用J.機(jī)電工程學(xué)報 ,2013,30(10):1210-1213. Application of O

14、PC Technology on Aeroengine Experiment Platform YAN Jieyi, CAI Yan, YU Haiyan (AECC Hunan Aviation Power Machinery Research Institute, Zhuzhou 412002, China) Abstract ： According to the problem that data is not shared between electrical system and test system on certain aeroengine experiment platfor

15、m, it is proposed to increase the PROFINET field bus in the case of the existing PROFIBUS field bus, and use OPC technology which is simple and effective to solve the communication problem between a variety of monitoring software and field devices. OPC server is configured in Siemens industrial cont

16、rol computer, and the application programs of OPC client are written in PC upper computer. So dynamic data exchange between PC upper computer and Siemens S7-300 PLC has been achieved. The experimental results show that the system is stable and reliable, and moreover, the new method of data transmission enhances the automation of experiment platform an