基于OPC通訊的遠(yuǎn)程控制

1、基于OPC通訊的遠(yuǎn)程控制于航1， 1（中國科學(xué)院沈陽自動化研究所 遼寧 沈陽 110016）E-mail ：fxl摘要：本文介紹了OPC技術(shù)產(chǎn)生的背景及其規(guī)范，提出一種基于OPC（OLE for Process Control）技術(shù)完成遠(yuǎn)程DCS監(jiān)控石灰石制備工段的控制方案。文中搭建了以太網(wǎng)和Profibus-DP總線兩層的工業(yè)平臺，給出了基于OPC和Profibus-DP總線的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)框圖和控制原理。主要采用Rockwell RSView32組態(tài)軟件通過Profibus-DP總線實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)采集，通過以太網(wǎng)以Rockwell RSView32 OPC服務(wù)器/客戶端的形式實(shí)現(xiàn)HONEY

2、WELL PKS HMIWeb對遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)控制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證了提出的遠(yuǎn)程控制方法有效，具有較好的控制效果。關(guān)鍵詞：OPC；Profibus-DP；DCOM； RSView32軟件；HONEYWELL PKS1、 OPC概述1.1 OPC技術(shù)OPC是以對象鏈接與嵌入/組件對象模型（OLE/COM）和分布式組件對象模型（DCOM）機(jī)制作為應(yīng)用程序的通訊標(biāo)準(zhǔn)。OLE是一種對象鏈接與嵌入技術(shù)，即使是在不同類型信息之間也提供了高度的兼容性；COM是指組件對象模型，它為對象之間的通訊提供了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)接口；DCOM是指組件對象模型，它為網(wǎng)絡(luò)間的進(jìn)程通訊的一種接口。其核心是COM技術(shù)；OPC采用客戶/服務(wù)器（C

3、lient/Server）模式。定義了一組COM對象及其接口規(guī)范。通過COM接口，OPC客戶程序可以和一個或多個供應(yīng)商的OPC服務(wù)器連接。同時一個服務(wù)器也可以和多個客戶程序連接，形成多對多的關(guān)系。由于OPC技術(shù)基于DCOM，所以客戶程序和服務(wù)器可以分布在不同的主機(jī)上，形成網(wǎng)絡(luò)化的監(jiān)控系統(tǒng)。圖1圖21.2 COM/DCOMCOM/DCOM是面向?qū)ο蠛头植际絻纱蠹夹g(shù)相結(jié)合，而具體形式具有一定服務(wù)的軟件組件的開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。COM組件是以Win32動態(tài)鏈接庫（DLL）或可執(zhí)行文件（EXE）的形式發(fā)布的可執(zhí)行代碼組成。它是封裝的、可動態(tài)鏈接的，但它并不是一種計算機(jī)語言，而是說明如何來編寫組件。通常，一

4、個組件支持一個或多個接口，每個接口包含若干種方法，每種方法實(shí)現(xiàn)某個特定任務(wù)的函數(shù)或過程。的整體結(jié)構(gòu)是：運(yùn)行庫向客戶和組件提供了面向?qū)ο蟮姆?wù)，并且使用和安全機(jī)制產(chǎn)生符合線路協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)包。技術(shù)的出現(xiàn)為簡單實(shí)現(xiàn)控制設(shè)備和控制管理系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換提供了技術(shù)基礎(chǔ)。這種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的提供，乃是的目的所在。是作為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定義的特殊的接口。2、 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及硬件設(shè)計系統(tǒng)應(yīng)用于某大型冶煉企業(yè)的石灰石制備（E405），其中包括預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、冷卻器等設(shè)備分散布置在整個石灰石車間內(nèi)，各設(shè)備自帶PLC控制相關(guān)儀表，石灰石車間與調(diào)度監(jiān)控中心有很長的距離，且它們之間環(huán)境情況復(fù)雜?，F(xiàn)場控制室監(jiān)控計算機(jī)、可編程控制器(

5、PLC)等自動控制系統(tǒng)與上級DCS系統(tǒng)可以通過現(xiàn)場總線和工業(yè)以太網(wǎng)（Enthernet Network） 實(shí)現(xiàn)通訊。系統(tǒng)單體設(shè)備可編程序控制器(PLC)與現(xiàn)場檢測儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用Profibus-DP通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。設(shè)計的車間監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖，如圖3所示?？傁到y(tǒng)可分為：管理級和現(xiàn)場級。管理級則是由工業(yè)以太網(wǎng)搭建而成的，主要包括：交換機(jī)、RSView32 OPC服務(wù)器/客戶端、HONEYWELL服務(wù)器/客戶端，通過OPC通訊進(jìn)行中央調(diào)度室對現(xiàn)場的監(jiān)控?，F(xiàn)場級包括多個獨(dú)立的現(xiàn)場檢測儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過Profibus-DP主從站機(jī)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)由一個RSLOGIX 5000為DP主站，多個而R

6、SLOGIX 500及AB變頻器作為從站，現(xiàn)場檢測儀表通過DeviceNet連接到PLC-5和執(zhí)行機(jī)構(gòu)做從站，主站與從站之間的數(shù)據(jù)交換是由操作系統(tǒng)周期性自動完成。圖3 監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2.1 硬件配置3、 具體實(shí)現(xiàn)3.1 Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)組態(tài)3.2 RSView32 OPC服務(wù)器（1） 首先配置OPC服務(wù)器/客戶機(jī)在同一網(wǎng)域中，分配獨(dú)立的IP地址和用戶名。（2） 為滿足遠(yuǎn)程計算機(jī)OPC訪問,完成DCOM配置。在運(yùn)行欄中輸入“dcomcnfg”，進(jìn)入“組件服務(wù)”“計算機(jī)”“我的電腦”“DCOM配置”，找到“RSVIEW32 OPC Tag Server”在屬性選型中選擇安全欄。在啟動和激

7、活權(quán)限中添加“administrator”，并選中允許全部權(quán)限。如圖4。圖4 RSVIEW32 OPC Tag Server DCOM配置（3） RSVIEW32服務(wù)器配置：在進(jìn)入“系統(tǒng)”“啟動”“啟動欄”中選中OPC/DDE服務(wù)器。當(dāng)運(yùn)行項目時，RSVIEW32服務(wù)器就啟動了。3.3 Honeywell PKS OPC 服務(wù)器Experion PKS(Process Knowledge System)系統(tǒng)是Honeywell公司最近推出的新一代控制系統(tǒng),它繼承了傳統(tǒng)DCS的優(yōu)點(diǎn),同時又融合新的技術(shù)突破,是一套比TPS系統(tǒng)更趨完善的控制系統(tǒng)。PKS是世界上第四代DCS控制系統(tǒng)的代表，其核心是基

8、于開放且功能強(qiáng)大的Microsoft 公司的Windows 2003服務(wù)器/客戶系統(tǒng)。 它由高性能的控制器、先進(jìn)的工程組態(tài)工具、流程圖繪制軟件、開放的控制網(wǎng)絡(luò)等，構(gòu)成了先進(jìn)的體系機(jī)構(gòu)。控制器組態(tài)工具（Control Builder）：Experion PKS系統(tǒng)的控制策略用Control Builder生成，它是一個開發(fā)軟件包，支持C300控制器控制策略的過程實(shí)時數(shù)據(jù)采集、操作、趨勢、報告、打印、事故報警等功能，它基于Windows 2003 SERVER設(shè)計，系統(tǒng)的所有組件集成為一體。其中組態(tài)第三方通訊系統(tǒng)數(shù)據(jù)點(diǎn)（如OPC通訊數(shù)據(jù)）由PKS自帶Quick Builder 系統(tǒng)資源組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)

9、。流程圖繪制軟件（HMIWeb Display Builder）：PKS的人機(jī)界面采用HMIWeb技術(shù)。HMIWeb使用HTML作為用戶顯示畫面格式，可通過操作員站（Station）環(huán)境或IE瀏覽器來顯示和操控過程顯示畫面。系統(tǒng)還提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)顯示畫面、菜單導(dǎo)航、報警匯總、事件匯總、趨勢、操作組、點(diǎn)細(xì)目、系統(tǒng)狀態(tài)、回路調(diào)節(jié)、診斷和維護(hù)、匯總等。第三方控制器OPC通訊點(diǎn)的組態(tài)如下：（1） 在Quick Builder中建立Channels,設(shè)置type為“OPC Channel”。在main中必配項：Name：OPC Channnel 名字，最大不超過10個字符。HOST Name（prefe

10、rred）: 填寫首選遠(yuǎn)程計算機(jī)名或IP地址。HOST Name（alternate）: 填寫預(yù)備遠(yuǎn)程計算機(jī)名或IP地址。（可選）Prog ID：填寫已經(jīng)連接的OPC服務(wù)器的Prog ID值。例：RSVIEW32 OPC通訊的ProgID為RSI.RSView32OPCTagServer RSLink 遠(yuǎn)程 OPC 通訊的ProgID為RSLinx Remote OPC Server（2） 再建立Controllers，設(shè)置type為“OPC Controller”。在main中channel name欄中選擇對應(yīng)的OPC Channel。（3） 最后建立Points，在Quick Build

11、er中有point存在Analog Point、Container Point、OPC Advanced Point、Status Point四種建點(diǎn)類型，其中常用的模擬量/數(shù)字量分別由Analog Point/Status Point建立。 Point ID：填寫在DCS操作站中該通訊點(diǎn)調(diào)用顯示的位號。Parent Asset：填寫自定義OPC 操作站的Asset名稱。PV Source Address：填寫已經(jīng)連接的OPC服務(wù)器選用變量的Point Id值。以上的通訊參數(shù)設(shè)置必須和第三方系統(tǒng)即RSVIEW32服務(wù)器中OPC設(shè)置一致，而且通訊數(shù)據(jù)類型及相應(yīng)的地址必須正確。3.3 流程圖畫面組態(tài)用HMIWeb Display Builder程序繪制工藝流程圖，然后在Station中進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)采集、操作組、趨勢組、報告以及安全性等的設(shè)置。 PKS系統(tǒng)提供了大量的標(biāo)準(zhǔn)顯示畫面，除了需要繪制工藝流程圖，像報警、歷史數(shù)據(jù)等其他功能顯示界面，不要再進(jìn)行圖形繪制，系統(tǒng)是標(biāo)準(zhǔn)化的，選中實(shí)體只填入?yún)?shù)即可。4、 運(yùn)行效果5、 結(jié)束語本文介紹了OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理，并基于OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了組態(tài)軟件之間的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問。經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，系統(tǒng)運(yùn)行情況良好