OPC接口技術在企業綜合自動化中的應用

摘 要：本文介紹了OPC接口技術在某大型化肥廠企業綜合自動化中的應用，表明了OPC技術在企業綜合自動化中的強大功能和應用特點。

關鍵詞：OPC 企業綜合自動化 集散控制系統 數據采集

引言

在企業綜合自動化系統(CIPS——Computer Integrated Process Control System)中，管理網需要從控制網上實時地獲取工藝生產過程數據以滿足管理的不同需求。由于控制網上的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雜。甚至由于通訊接口不夠靈活，導致控制網與管理網之間數據的互操作性差、通訊的穩定性差、管理軟件功能受到限制。因此，如何有效、可靠、實時和高速地從控制網中獲取在管理網上所需要的各種實時數據，是在企業綜合自動化實施過程中普遍關注的問題。

OPC（OLE for Process Control）作為硬件和軟件之間的一個中間件，解決了上述問題，它為工業數據通訊提供了一種標準。

一、OPC技術概述

OPC是Microsoft公司的對象鏈接和嵌入OLE/COM技術在過程控制方面的應用，為工業控制領域提供了標準的數據訪問機制。OPC采用客戶/服務器結構，提供了兩套接口方案，分別為COM接口和OLE自動化接口。COM接口效率高，通過它客戶能夠發揮OPC服務器的最佳性能，采用C++語言的客戶一般采用此方案；OLE自動化接口使解釋性語言和宏語言訪問OPC服務器成為可能，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標準規定了基本OPC對象有三個：OPCServer、OPCGroup和OPCItem。其中OPCServer和OPCGroup接口圖如圖2、3所示。




圖2 OPC服務器對象




圖3 OPC組對象

OPC技術擴展了硬件設備的概念，只要符合OPC服務器的規范，OPC客戶都可以與之進行數據交換。硬件廠商只需要編寫一套驅動程序就可以滿足不同用戶的需要，軟件開發商也無需了解硬件設備究竟是哪家廠商的及其硬件實質，因此OPC在短時間內取得了飛速的發展。管理OPC標準的組織是OPC基金會，全世界幾乎全部的控制系統、儀器儀表和過程控制系統的主要供應商都是該組織成員。

顯然，OPC技術為控制網與管理網之間的互聯，以及上層應用軟件和控制設備之間的數據通訊提供了極大的方便，而且使得整個企業綜合自動化系統更具有靈活性和開放性。實現了應用軟件和硬件設備的“即插即用”。只要遵循OPC規范，管理網即可隨時通過OPC接口來獲取工藝生產過程數據了。

二、OPC技術在CIPS中的實現

某大型化肥廠企業綜合自動化系統由三部分組成：基礎自動化系統、大型實時數據庫和關系數據庫系統、企業資源管理系統。而基礎自動化系統中DCS、PLC等工藝生產數據實時、可靠地傳送到大型實時數據庫上是整個項目能否成功的關鍵。

系統結構如圖4所示。基礎自動化系統有DCS、PLC等種類繁多，分別為西門子、歐姆龍、橫河uXL系統、Foxboro I/AS系統等，七套PLC控制系統和部分智能儀器儀表。實時數據庫系統采用浙大中控的ESP-iSYS系統，關系數據為Oracle 9i。




圖4 基于OPC技術的CIPS系統

下面以Foxboro I/AS系統為例講述DCS與實時數據庫通過OPC方式通訊的實現方法。

實現路線：Foxboro I/AS系統本身提供OPC通訊協議用于存取DCS中的在線數據，在數采工控機上安裝OPC Server軟件，通過安裝在工程師站AW51D上的API應用程序實現二者之間的數據通訊。這樣，在以太網上的實時數據庫OPC Client即可通過OPC協議與OPC Server端建立連接，從而采集到工業現場的在線數據。

數采工控機軟硬件配置：研華工控機+雙以太網卡，操作系統為Windows 2000＋SP3。同時AD51D工程師站需有剩余的以太網接口，以便和數采工控機進行通訊。

其他DCS、PLC的通訊原理基本類似，在此不一一詳述。

三、結束語

在實施企業CIPS系統時，OPC技術發揮了重要的作用。

1)數據存儲。OPC實現了DCS、PLC等現場數據采集，企業的絕大部分與生產有關的數據都進入了實時和關系數據庫系統。

2)在線數據監測。OPC實現了實時數據庫和DCS、PLC等工業控制設備之間高效、靈活的數據讀寫。企業管理層可以實時地獲取現場各類數據，能通過Web的形式監控生產現場，使得“辦公室更趨近現場”。

3)OPC技術解決了“信息孤島”的瓶頸問題。對企業的生產調度、計劃優化、企業決策等起到了重要的作用。



參考文獻：

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