OPC技术在PAC数据采集系统中的应用
时间：2020-09-15 07:50:49 来源：达达文档网 本文已影响 人 
摘 要: 介绍了OPC技术在数据采集系统中的应用。结合实际叙述了兰州七里河污水处理厂PAC数据采集系统及其软、硬件结构和功能特点,重点论述了OPC数据通讯技术和应用。
关键词: OPC RX7i RSView32 通讯
中图分类号: TP1文献标识码: A文章编号: 1007-3973 (2010) 04-085-02
1 引言
当今,软件在自动化领域内使用的重要性与日俱增。无论项目是否涉及到操作、可视化、数据存档或控制,向纯粹的、基于PC的软件解决方案的发展趋势是不可阻挡的。时间已经证明,这些软件解决方案不再是开发单个的块,而是由专用的单个软件组件组成。采用可重复使用的模块以及利用这些模块所具有的柔性构成整个系统,其能力似乎是没有什么能替代的,唯一例外的是通信接口的不兼容性。用于适配通信接口的时间和资金是必需要投入的,其目的是将这些软件模块组合在一起。
随着OPC技术的日臻成熟,其在过程数据采集、历史数据访问、报警和事件处理、数据冗余技术等方面得到了越来越广泛的应用,正在逐步取代串行通信方式和DDE方式,而成为过程控制系统通信的标准。
美国GE Fanuc自动化公司的RX7i系列是建立在一个标准的嵌入式开放式结构上,具有突破性意义的可编程控制器(PAC)家族的第一成员。RX7i的单一控制引擎和通用编程环境能提供在多个硬件平台上的应用可移植性。
RSView32?是基于Windows环境(支持Windows 2000)的工业监控软件。利用RSView32可以广泛的和不同的PLC-包括第三方的PLC建立通讯连接,建立广阔的监控应用。
2 OPC数据通讯技术
OPC是基于Microsoft公司的Distributed interNet Application (DNA)构架和Component Object Model (COM)技术的,根据易于扩展性而设计的。OPC规范定义了一个工业标准接口,这个标准使得COM技术适用于过程控制和制造自动化等应用领域。
OPC全称是OLE for Process Control,是过程控制业中的新兴标准。OPC新技术标准的出现为数据采集接口和现场过程控制PLC系统应用建立了桥梁。在过去,为了实现不同生产装置的PLC系统和数据采集接口之间的数据通信,必须要花费很多时间去开发专用的通信接口程序。在这种情况下,OPC标准应运而生。OPC以OLE/COM/DCOM机制作为应用程序级的通信标准,采用客户/服务器模式,把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家,以OPC服务器的形式提供给用户,解决了软、硬件厂商的矛盾,完成了系统的集成,提高了系统的开放性和可互操作性。
OPC是以OLE/COM机制作为应用程序的通讯标准。OLE/COM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。OPC规范了接口函数,不管现场设备以何种形式存在,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开发中脱离出来。
基于OPC的软件结构如图。
由图可见,应用程序与OPC服务器之间必须有OPC接口,OPC规范提供了两套标准接口:Custom标准接口,OLE自动化标准接口。通常在系统设计中采用OLE自动化标准接口。
OLE自动化标准接口,及采用OLE自动化技术进行调用,其技术为上节所述的OLE自动化技术。OLE自动化标准接口定义了以下三层接口,依次呈包含关系。
OPC Server:OPC启动服务器,获得其他对象和服务的起始类,并用于返回OPC Group类对象;
OPC Group:存储由若干OPC Item组成的Group信息,并用于返回OPC Item类对象。
OPC Item:存储具体Item 的定义、数据值、状态值等信息。
由于OPC规范基于OLE/COM技术,同时OLE/COM的扩展远程OLE自动化与DCOM技术支持TCP/IP等多种网络协议,因此可以将OPC客户、服务器在物理上分开,分布于网络不同节点上。
OPC规范可以应用在许多应用程序中,如它们可以应用于从SCADA或者DCS系统的物理设备中获取原始数据的最低层,它们同样可以应用于从SCADA或者DCS系统中获取数据到应用程序中。实际上,OPC设计的目的就是从网络上某节点获取数据。OPC的客户/服务器关系图同样描述了OPC在SCADA系统的应用。
3 OPC技术在过程数据读写中的应用研究
兰州七里河污水处理厂是甘肃省兰州市重点工程项目,它的竣工为兰州人民在节能减排,治理污染做出了突出的贡献。通过建立一套完整的SCADA系统,整个污水处理厂的自动控制系统,并综合考虑与无线电调度系统、公司企业内部网络的衔接,建立自控系统、调度系统、企业内部网(Intranet)系统三位一体的综合管理与控制系统。
根据水处理厂设备分类和控制要求,污水处理厂自控系统包括:提升泵站PAC1、鼓风机房站PAC2(包括生物曝气池,二沉池)、加药站PAC3(包括回用水)和中心控制室组成。系统由管理层、控制管理层、现场控制层三层组成,控制系统结构采用集散型控制系统。
GE Fanuc自动化公司的RX7i系列PAC构成全过程自动控制系统;采用工业以太网网络在PLC之间及PLC与过程控制计算机之间建立连接;使用GES OPC Server实现控制网络的组态和优化;使用组态软件RS View32开发监控系统人机界面,完成对全过程生产信息的采集和管理。
与RX7i系列PAC配套的通信组态软件GES OPC Serve以及监控系统组态软件RS View32均提供了对OPC服务器的支持,用户只需对其进行简单的配置,即可使用相应当OPC服务器。
GES OPC Serve中OPC服务器的配置在完成对通信网络的组态及优化之后,单击GES中的Configure项即可打开如图所示的配置界面。在对话框中反键点击Server Configuration单击Define New,选中Ge TCP/IP Channel单击“OK” 输入合法的name名,输入配置好的IP地址,选中“Enabled”,单击“OK”按钮即可。
这样,就完成了对GES OPC Serve中OPC服务器的配置 ,配置后的服务器名为GES OPC Server,客户端读取的OPC数据项为[Topic]Itern。
RS View32中OPC服务器的配置更为简单,只需在对项目进行“启动”(startup)配置时,在startup页面中选择”OPC/DDE Server”选项,使得在运行项目的同时启动RS View32作为OPC服务器的功能即可、此时,OPC服务器名为RSI.RS View32OPCTagServer,而客户端读取的OPC数据项即是在标签数据库(Tag Data base)中组态的标签名(Tag Name)。
在完成对OPC服务器的配置,并运行该服务器之后,可通过在RS View32中新建Tag对该服务器进行测试。测试过程十分简单,只需连接相应的服务器,并添加配置好的组(Group)及数据项(Item)即可。
4 结束语
随着自动化技术的飞速发展,自动化软硬件设备的种类越来越多,更新周期也越来越短,OPC技术作为适应工业控制向着开放系统发展的产物以及一项崭新的开放式数据交换技术,给工业控制软硬件的发展带来了巨大的影响。使用0PC技术和过程监控系统进行数据交互,将先进的控制算法用于复杂工业对象的控制,提高了控制效果,并实现了企业的经济效益。
参考文献:
[1] OPC Data Access Specification 1.0A[S].OPC Fundation,1997.
[2] OPC Overview 1.0[S]. OPC Fundation,1998.
[3] OPC Common Definations and Interfaces 1.0[S]. OPC Fundation,1998.
[4] 梁里金.OPC技术在自动化监控系统的应用[J].自动化技术与应用,2005,24(2):69―71.
