OPC通訊協(xié)議介紹

1、OPC通訊協(xié)議介紹OPC(OLE for Process Control,用于過程控制的 OLE)是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，管理這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)國際組織是OPC基金會(huì)， OPC基金會(huì)現(xiàn)有會(huì)員已超過220 家。遍布全球，包括世界上所有主要的自動(dòng)化控制系統(tǒng)、儀器儀表及過程控制系統(tǒng)的公司?；谖④浀?OLE(現(xiàn)在的 Active X)、COM (部件對(duì)象模型 ) 和 DCOM 分( 布式部件對(duì)象模型 ) 技術(shù)。 OPC包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，用于過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。OPC全稱是 OLE for Process Control，它的出現(xiàn)為基于 Windows的應(yīng)用程序和現(xiàn)場過程控制應(yīng)用建立了橋梁。

2、在過去，為了存取現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)信息， 每一個(gè)應(yīng)用軟件開發(fā)商都需要編寫專用的接口函數(shù)。由于現(xiàn)場設(shè)備的種類繁多， 且產(chǎn)品的不斷升級(jí)， 往往給用戶和軟件開發(fā)商帶來了巨大的工作負(fù)擔(dān)。通常這樣也不能滿足工作的實(shí)際需要， 系統(tǒng)集成商和開發(fā)商急切需要一種具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。 OPC標(biāo)準(zhǔn)以微軟公司的 OLE技術(shù)為基礎(chǔ)，它的制定是通過提供一套標(biāo)準(zhǔn)的 OLE/COM接口完成的，在 OPC技術(shù)中使用的是 OLE2 技術(shù)， OLE標(biāo)準(zhǔn)允許多臺(tái)微機(jī)之間交換文檔、圖形等對(duì)象。COM是 Component Object Model 的縮寫，是所有

3、 OLE機(jī)制的基礎(chǔ)。 COM是一種為了實(shí)現(xiàn)與編程語言無關(guān)的對(duì)象而制定的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)將 Windows下的對(duì)象定義為獨(dú)立單元， 可不受程序限制地訪問這些單元。 這種標(biāo)準(zhǔn)可以使兩個(gè)應(yīng)用程序通過對(duì)象化接口通訊， 而不需要知道對(duì)方是如何創(chuàng)建的。 例如， 用戶可以使用 C+語言創(chuàng)建一個(gè) Windows對(duì)象，它支持一個(gè)接口，通過該接口，用戶可以訪問該對(duì)象提供的各種功能，用戶可以使用VisualBasic ，C，Pascal ，Smalltalk或其它語言編寫對(duì)象訪問程序。在Windows NT4.0 操作系統(tǒng)下， COM規(guī)范擴(kuò)展到 可訪問本機(jī)以外的其它對(duì)象，一個(gè)應(yīng)用程序所使用的對(duì)象可分布在網(wǎng)絡(luò)上，COM

4、的這個(gè)擴(kuò)展被稱為 DCO（M Distributed COM ）。通過 DCOM技術(shù)和 OPC標(biāo)準(zhǔn)，完全可以創(chuàng)建一個(gè)開放的、可互操作的控制系統(tǒng)軟件。 OPC采用客戶 / 服務(wù)器模式，把開發(fā)訪問接口的任務(wù)放在硬件生產(chǎn)廠家或第三方廠家， 以 OPC服務(wù)器的形式提供給用戶， 解決了軟、 硬件廠商的矛盾，完成了系統(tǒng)的集成，提高了系統(tǒng)的開放性和可互操作性。OPC服務(wù)器通常支持兩種類型的訪問接口， 它們分別為不同的編程語言環(huán)境提供訪問機(jī)制。這兩種接口是：自動(dòng)化接口（Automation interface）；自定義接口（ Custominterface）。自動(dòng)化接口通常是為基于腳本編程語言而定義 的標(biāo)準(zhǔn)接

5、口，可以使用VisualBasic、Delphi 、PowerBuilder等編程語言開發(fā)OPC服務(wù)器的客戶應(yīng)用。而自定義接口是專門為C+等高級(jí)編程語言而制定的標(biāo)準(zhǔn)接口。OPC現(xiàn)已成為工業(yè)界系統(tǒng)互聯(lián)的缺省方案， 為工業(yè)監(jiān)控編程帶來了便利， 用戶不用為通訊協(xié)議的難題而苦惱。 任何一家自動(dòng)化軟件解決方案的提供者， 如果它不能全方位地支持OPC，則必將被歷史所淘汰。1、在控制領(lǐng)域中，系統(tǒng)往往由分散的各子系統(tǒng)構(gòu)成；并且各子系統(tǒng)往往采用不同廠家的設(shè)備和方案。 用戶需要， 將這些子系統(tǒng)集成， 并架構(gòu)統(tǒng)一的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。2、這樣的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)需要解決分散子系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，各子系統(tǒng)需要統(tǒng)一協(xié)調(diào)相應(yīng)控制指令。

6、3、再考慮到實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)往往需要升級(jí)和調(diào)整。4、就需要各子系統(tǒng)具備統(tǒng)一的開放接口。5、OPC(OLE for Process Control)規(guī)范正是這一思維的產(chǎn)物。6、OPC基于 Microsoft公司的 Distributed interNet Application(DNA) 構(gòu)架和 Component ObjectModel (COM) 技術(shù)的，根據(jù)易于擴(kuò)展性而設(shè)計(jì)的。OPC規(guī)范定義了一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口。7、OPC是以 OLE/COM機(jī)制作為應(yīng)用程序的通訊標(biāo)準(zhǔn)。 OLE/COM是一種客戶/ 服務(wù)器模式，具有語言無關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)。 OPC規(guī)范了接口函數(shù)， 不管現(xiàn)場設(shè)備以

7、何種形式存在， 客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問， 從而保證軟件對(duì)客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。8、OPC定義了一個(gè)開放的接口，在這個(gè)接口上，基于PC的軟件組件能交換數(shù)據(jù)。它是基于 Windows的 OLE對(duì)象鏈接和嵌入、 COM部件對(duì)象模型(Component Object Model)和 DCOM 分布式 COM(Distributed COM) 技術(shù)。因而，OPC為自動(dòng)化層的典型現(xiàn)場設(shè)備連接工業(yè)應(yīng)用程序和辦公室程序提供了一個(gè)理想的方法。OPC應(yīng)用領(lǐng)域1、工控解決方案用戶2、樓控解決方案用戶3、工控解決方案廠商4、樓控解決方案廠商5、工控解決方案集成商6、樓控解決方案集成商 7

8、 、 All Automation FieldsOPC是為了連接數(shù)據(jù)源 (OPC服務(wù)器 ) 和數(shù)據(jù)的使用者 (OPC應(yīng)用程序 ) 之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)源可以是PLC， DCS，條形碼讀取器等控制設(shè)備。隨控 制系統(tǒng)構(gòu)成的不同， 作為數(shù)據(jù)源的 OPC服務(wù)器即可以是和 OPC應(yīng)用程序在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的本地 OPC服務(wù)器，也可以是在另外的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的遠(yuǎn)程OPC 服務(wù)器。OPC接口既可以適用于通過網(wǎng)絡(luò)把最下層的控制設(shè)備的原始數(shù)據(jù)提供給作為數(shù)據(jù)的使用者 (OPC應(yīng)用程序 ) 的 HMI(硬件監(jiān)督接口 ) SCADA監(jiān)( 督控制與數(shù)據(jù)采集 ) ，批處理等自動(dòng)化程序，以至更上層的歷史數(shù)據(jù)庫等應(yīng)用程序

9、，也可以適用于應(yīng)用程序和物理設(shè)備的直接連接。所以 OPC接口是適用于很多系統(tǒng)的具有高厚度柔軟性的接口標(biāo)準(zhǔn)。OPC解決了什么？OPC誕生以前， 硬件的驅(qū)動(dòng)器和與其連接的應(yīng)用程序之間的接口并沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。例如，在FA(FactoryAutomation)工廠自動(dòng)化領(lǐng)域，連接PLC(Programmable Logic Controller)等控制設(shè)備和 SCADA HMI 軟件，需要不同的 FA網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成。根據(jù)某調(diào)查結(jié)果，在控制系統(tǒng)軟件開發(fā)的所需費(fèi)用中， 各種各樣機(jī)器的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)占費(fèi)用的7 成，而開發(fā)機(jī)器設(shè)備間的連接接口則占了 3 成。此外，在 PA(Process Automation)過

10、程自動(dòng)化領(lǐng)域，當(dāng)希望把分布式控制系統(tǒng) (DCS Distributed Control System)中所有的過程數(shù)據(jù)傳送到生產(chǎn)管理系統(tǒng)時(shí)， 必須按照各個(gè)供應(yīng)廠商的各個(gè)機(jī)種開發(fā)特定的接口，例如，利用 C語言 DLL(動(dòng)態(tài)鏈路數(shù)據(jù)庫 ) 連接的 DDE(動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換 ) 服務(wù)器或者利用FTP(文件傳送協(xié)定 ) 的文本等設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。如由 4 種控制設(shè)備和與其連接的監(jiān)視、趨勢圖以及表報(bào) 3 種應(yīng)用程序所構(gòu)成的系統(tǒng)時(shí)， 必須花費(fèi)大量時(shí)間去開發(fā)分別對(duì)應(yīng)設(shè)備 A，B，C，D 的監(jiān)視，趨勢圖以及表報(bào)應(yīng)用程序的接口軟件共計(jì)要用12 種驅(qū)動(dòng)器。同時(shí)由于系統(tǒng)中共存各種各樣的驅(qū)動(dòng)器，也使維護(hù)運(yùn)轉(zhuǎn)環(huán)境的穩(wěn)定性和信賴

11、性更加困難。而 OPC是為了不同供應(yīng)廠商的設(shè)備和應(yīng)用程序之間的軟件接口標(biāo)準(zhǔn)化，使其間的數(shù)據(jù)交換更加簡單化的目的而提出的。作為結(jié)果， 從而可以向用戶提供不依靠于特定開發(fā)語言和開發(fā)環(huán)境的可以自由組合使用的過程控制軟件組件產(chǎn)品。利用 OPC的系統(tǒng)，是由按照應(yīng)用程序 ( 客戶程序 ) 的要求提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)的 OPC服務(wù)器，使用 OPC服務(wù)器所必需的 OPC接口，以及接受服務(wù)的 OPC應(yīng)用程序所構(gòu)成。 OPC服務(wù)器是按照各個(gè)供應(yīng)廠商的硬件所開發(fā)的，使之可以吸收各個(gè)供應(yīng)廠商硬件和系統(tǒng)的差異， 從而實(shí)現(xiàn)不依存于硬件的系統(tǒng)構(gòu)成。 同時(shí)利用一種叫做 Variant的數(shù)據(jù)類型， 可以不依存于硬件中固有數(shù)據(jù)類型，

12、 按照應(yīng)用程序的要求提供數(shù)據(jù)格式。利用 OPC使接口標(biāo)準(zhǔn)化可以不依存于各設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及它的供應(yīng)廠商來選用監(jiān)視，趨勢圖以及表報(bào)應(yīng)用程序。為什么開發(fā)自主 OPC Server 和 OPC Gatewa？y 1、國外原廠商的高價(jià)格2、國外原廠商面對(duì)項(xiàng)目的不靈活性3、國內(nèi)項(xiàng)目中子系統(tǒng)的多樣性難以提供DRIVER4、自主 OPC服務(wù)器追求的是穩(wěn)定、實(shí)時(shí)、迅速。5、眾多子系統(tǒng)的不規(guī)范性6、總包項(xiàng)目在投標(biāo)前后可能出現(xiàn)的不一致性7、價(jià)格昂貴的原廠平臺(tái)服務(wù)器軟件8、總包商集成是否投入大量的人力開發(fā)9、平臺(tái)和子系統(tǒng)的兼容性10、建立了 OPC平臺(tái)和子系統(tǒng)的互通11、解決廠商和集成商在項(xiàng)目集成的煩惱12、解決廠商

13、和集成商分散資源進(jìn)行二次開發(fā)13、解決項(xiàng)目中子系統(tǒng)廠商的困擾14、為上下位的數(shù)據(jù)通訊提供透明的通道1 示例系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 圖 0本例中以 OPC為例在上位機(jī)上插入 CP5611 PLC為 S7-300C.CPU313C-2DP(6ES7313-6CE00-0AB二0)者通過 PROFIBUS總線相連。2軟件版本描述 需要軟件 SIMATIC NETV6.0 SP4PBSOFTNET-S73組態(tài) 3.1在 PC 機(jī)上安裝 SIMATIC NET V6.0 PC NCM后，打開 NCM組態(tài)一個(gè) PC STATION圖 1插入一個(gè) PC STATION以上為例，把站名改為OPC雙擊CONFIGURA

14、TIO進(jìn)N 入組態(tài)畫面，如圖 2 圖 2在第一槽插入 OPC SERVE在R第四 槽中插入 CP5611注意相應(yīng)的版本號(hào)如本例中安裝V6.0 SP4 插入 OPCSERVER和CP5611時(shí)，選擇 SW V6.0 SP4存盤編譯后，在 OPTIONS菜單下選擇 Configure Network 單擊 OPCSERVER后，出來連接表， 雙擊其中一格， 建立 S7-CONNECTIO，N如圖 3 圖 3連接的站選擇 UNSPECIFIED點(diǎn). 擊 APPLY進(jìn)入詳細(xì)組態(tài)畫面圖 4 圖4 填入 S7-300C的站號(hào)如 6 號(hào)站，點(diǎn)擊 Address Details組態(tài) CPU的槽號(hào)。 圖 5 S

15、7-300PLC， CPU槽號(hào)為 2，S7-400CPU依據(jù)組態(tài)而定，如果連接通訊模塊如CP342-5CP443-5在這里也必須填上 CPU的槽號(hào)。編譯存盤，準(zhǔn)備下載。3.2組態(tài)虛擬 PCSTATION，編譯存盤后，配置虛擬 PCSTATION于. 實(shí)際配置一樣在第一行添加 APPLICATION圖 6進(jìn)入虛擬 PC STATION畫面 圖 7第一行添加 OPC SERVERINDEX表示行數(shù) NAME任意。 進(jìn)入配置網(wǎng)卡界面 圖 8圖 9選擇 CP5611的模式為 CONFIGUREMDODEINDEX為 4（行數(shù)）配置完后退出。使能 OPCS7 協(xié)議 。 圖 10圖 11進(jìn)入 STATIO

16、NNAME為 OPC與配置一樣。 圖 12圖 13在控制面板中設(shè)置 PG/PCINTERFAC為E S7ONLINE指向 PCINTERNAL CP_L2_指1 向CP5611(PROFIBUS下) 載 PC配置信息到虛擬 PC 站中 圖 14確認(rèn)配置無誤 圖 153.3測試實(shí)際連線狀態(tài)，在 SIMATIC NET CONFIGURATION CONSO中LE 2基于 PLC的 DCS控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用隨著國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展， 各級(jí)政府對(duì)環(huán)境保護(hù)更加關(guān)注， 各地陸續(xù)新建了一大批污水處理廠。 這些新建的污水處理廠根據(jù)自身特點(diǎn)，對(duì)控制系統(tǒng)的性能和價(jià)格提出了新的要求。重慶市奉節(jié)污水處理

17、廠采用 CASS工藝對(duì)生活污水進(jìn)行處理，日處理量為3 萬噸。其 DCS系統(tǒng)以高性價(jià)比的 PLC為控制單元， 采用商用計(jì)算機(jī)為監(jiān)控站。 整個(gè)系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化的情況下，有效降低了系統(tǒng)成本，從2004 年投產(chǎn)至今運(yùn)行情況良好。1 生產(chǎn)工藝簡介污水處理是一種連續(xù)的生化反應(yīng)過程，有氧化溝工藝、AO、SBR、CASS等眾多不同的處理工藝。奉節(jié)污水處理廠所采用的污水處理工藝為新型改良CASS（ Cyclic Activated Sludge System，循環(huán)式活性污泥法）工藝，屬于改進(jìn)型SBR工藝的一種，由格柵井、 CASS池、鼓風(fēng)機(jī)房、加藥間、儲(chǔ)泥池、脫水機(jī)房、接觸消毒池組成。該工藝具有以下特點(diǎn)：（

18、1） 可升降的潷水器最大限度降低了排水水流對(duì)底部沉淀污泥擾動(dòng)。（2） 抗沖擊力強(qiáng)，對(duì)難降解有機(jī)物的去除效率高，同時(shí)具有脫氮除磷功能。（3） 工藝流程短，占地面積小，建設(shè)費(fèi)用低，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省。（4） 管理簡單，運(yùn)行可靠，出水水質(zhì)好，無異味。（5） 污泥產(chǎn)量低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，不發(fā)生污泥膨脹。2 DCS控制系統(tǒng)選型及硬件配置2.1 DCS系統(tǒng)的選型重慶市奉節(jié)口前污水處理廠為三峽庫區(qū)國債項(xiàng)目建設(shè)的第一批污水處理廠， 根據(jù)實(shí)際的工藝要求及建設(shè)特點(diǎn)，該項(xiàng)目對(duì)控制系統(tǒng)提出了如下要求：（1） 受控設(shè)備控制點(diǎn)數(shù)在 800 點(diǎn)內(nèi)?？刂乒に囕^為復(fù)雜，但是我們所需要的算法并不復(fù)雜，基本以時(shí)間控制和位式控制為主。（2）

19、控制系統(tǒng)須成熟可靠，便于調(diào)試和維護(hù)。（3） 考慮到會(huì)有第三方產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)通訊及其協(xié)議須具備開放性和標(biāo)準(zhǔn)性。（4） 測量設(shè)備和受控設(shè)備均為傳統(tǒng)設(shè)備，基本不帶現(xiàn)場總線通訊能力，所以輸入、輸出控制還是以傳統(tǒng)的I O點(diǎn)為基礎(chǔ)。（5） 作為國債投資項(xiàng)目，盡可能在滿足要求的前提下降低造價(jià)。經(jīng)過比較， 該廠的自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用以PLC為基礎(chǔ)的 DCS控制系統(tǒng)， 該系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上其性能和價(jià)格上取得了很好的平衡。2.2 基于 PLC的 DCS系統(tǒng)傳統(tǒng) DCS是針對(duì)流程工業(yè)的儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的， 主要功能是實(shí)現(xiàn)連續(xù)物理量的監(jiān)視與調(diào)節(jié)。 PLC是針對(duì)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)而發(fā)展起來的，主要功能是實(shí)現(xiàn)開關(guān)

20、量的邏輯控制。一般來說， PLC是一種局部的控制器，但隨著應(yīng)用規(guī)模的擴(kuò)大以及工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn)， 多臺(tái) PLC能夠互連起來而形成的較大控制系統(tǒng)。與單個(gè)的 PLC相比有幾點(diǎn)重大的改變：（1） 在網(wǎng)絡(luò)上掛接了在線的通用計(jì)算機(jī)，其作用一是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、編程 和下裝， 二是在線監(jiān)視被控過程的狀態(tài)。 這樣，一個(gè)具有現(xiàn)場控制層和協(xié)調(diào)控制層的 DCS雛形就出現(xiàn)了。（2） 在 PLC中增加了模擬量 I O接口和數(shù)值計(jì)算功能，這樣， PLC就不僅可以完成邏輯控制，也可以完成模擬量監(jiān)測及控制和混合控制的功能。（3） 越來越多的 PLC廠家把專用的網(wǎng)絡(luò)改成為通用的網(wǎng)絡(luò)，這樣就使PLC有條件和其它各種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和設(shè)備實(shí)

21、現(xiàn)集成，以組成大型的控制系統(tǒng)。上述幾點(diǎn)改變使得 PLC組成的系統(tǒng)具備了 DCS的形態(tài)。由于 PLC產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場多年，其 I O接口、編程方法、網(wǎng)絡(luò)通信都趨于標(biāo)準(zhǔn)化和適應(yīng)開放系統(tǒng)的要求，同時(shí)通過擴(kuò)展能夠增加現(xiàn)場總線通訊功能。加上PLC在價(jià)格上的優(yōu)勢， 使得 PLC在分布式控制系統(tǒng)領(lǐng)域有著很重要的地位， 在很多應(yīng)用領(lǐng)域具有相當(dāng)大的競爭優(yōu)勢。2.3 奉節(jié)污水處理廠 DCS系統(tǒng)配置及構(gòu)成DCS控制系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)這種開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，由三個(gè)下位控制站 PLC0、PLC1、PLC2站，1 個(gè)上位工程師站、 1 個(gè)上位操作員站組成。其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖 1 所示。PLC0控制站安裝在中央管理中心的大屏

22、幕馬塞克模擬顯示屏內(nèi)，通過以太網(wǎng)采集各設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)并用RS232的通訊方式與馬賽克屏通訊， 將生產(chǎn)的整個(gè)流程以及設(shè)備狀態(tài)顯示出來。PLC1安裝在變配電所， 負(fù)責(zé)控制格柵井、 污水提升泵、 沉砂池、1 號(hào) CASS池、2 號(hào) CASS池、3 號(hào) CASS池、鼓風(fēng)機(jī)房、儲(chǔ)泥池及流量井流量檢測、接觸消毒池的部分檢測控制、配電室的部分電力參數(shù)監(jiān)測。PLC2安裝于加藥間。用于控制加藥間的電磁閥、攪拌器、隔膜泵在內(nèi)的全套加藥設(shè)備。中央管理中心的兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用DELL公司的 OptiPlex系列臺(tái)式機(jī)。OptiPlex系列臺(tái)式機(jī)定位于初級(jí)服務(wù)器應(yīng)用，在高性能的前提下其專門設(shè)計(jì)的鋼絲屏蔽層結(jié)構(gòu)以及散熱系

23、統(tǒng)保證了系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性。所采用的監(jiān)控軟件是基于微軟的 Windows 2000 平臺(tái)的，商用機(jī)對(duì)操作系統(tǒng)的兼容性比工控機(jī)略好。該廠整個(gè)控制的系統(tǒng)信息交換層和控制層兩層合一。采用先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)，具有高速可靠的特點(diǎn)。 工業(yè)以太網(wǎng)是以傳統(tǒng)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)， 針對(duì)工業(yè)控制的要求，改良后的一種信息及控制網(wǎng)，具有一網(wǎng)到底和降低網(wǎng)絡(luò)造價(jià)的特點(diǎn)。3 自控系統(tǒng)功能3.1 監(jiān)控軟件監(jiān)控軟件采用開物 2000 軟件，開物 2000 為北京華富慧通開發(fā)的一款通用監(jiān)控軟件，該軟件對(duì) OPC通訊方式支持較好。 OPC（OLEforProcessContro1 ）是基于 COM（ ComponentObject Mo

24、de1）和 DCOM（ DistributedComponent Object Mode1）技術(shù)的面向?qū)ο筌浖f(xié)議。 OPC為現(xiàn)場設(shè)備、自動(dòng)控制應(yīng)用軟件和企業(yè)管理應(yīng)用軟件之間提供了開放、 一致的接口規(guī)范， 為來自不同供應(yīng)商的軟、 硬件提供“即插即用”的連接。本系統(tǒng)的監(jiān)控軟件和 DCS硬件之間的通訊協(xié)議采用 OPC方式， ROCKWEL的L RSLINX軟件為 OPC SEVE端R 而監(jiān)控軟件作為 OPC CLIENT讀取數(shù)據(jù)，采用該方式通訊避免了監(jiān)控軟件對(duì) DCS系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序支持不完善的情況發(fā)生。3.2 控制方式 X為便于操作調(diào)試和事故的緊急處理，系統(tǒng)控制方式分為三種：（1） 就地手動(dòng)方式。即

25、通過就地控制箱或MCC上的按扭、開關(guān)操縱設(shè)備。（2） 遙控方式。通過中央管理中心的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在手動(dòng)模式下控制設(shè)備。（3） 自動(dòng)方式。系統(tǒng)根據(jù)工況自動(dòng)完成設(shè)備的啟停、調(diào)節(jié)控制。遙控和就地控制方式的切換由 MCC柜或就地控制箱完成； 自動(dòng)方式和遙控方式的切換由兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)完成。3.3 監(jiān)控功能兩臺(tái)計(jì)算機(jī)分別作為操作站和工程師站相互備用， 設(shè)置于中央管理中心， 對(duì)全廠工藝設(shè)備運(yùn)行狀況、 運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控， 遙控現(xiàn)場設(shè)備。 監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過集成的 1000M網(wǎng)卡與 PLC系統(tǒng)經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。主要功能：（1） 工藝流程監(jiān)控功能。系統(tǒng)能按工藝要求對(duì)污水處理的各環(huán)節(jié)參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)

26、根據(jù)工藝要求選擇自動(dòng)、順序、定時(shí)等控制方式。（2） 報(bào)警及報(bào)警記錄功能。當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，系統(tǒng)將在計(jì)算機(jī)、馬賽克大屏幕、就地控制箱上進(jìn)行報(bào)警指示。 同時(shí)計(jì)算機(jī)將對(duì)所發(fā)生的報(bào)警內(nèi)容、 時(shí)間及確認(rèn)時(shí)間進(jìn)行記錄。在計(jì)算機(jī)上還可進(jìn)行語音報(bào)警。（3） 聯(lián)鎖保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)檢測到局部故障后啟動(dòng)相應(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)程序。（4） 參數(shù)設(shè)定功能?？稍谥醒牍芾碇行牡娜魏我慌_(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場控制站的人機(jī)界面上進(jìn)行報(bào)警上下限、調(diào)節(jié)參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)的設(shè)定。（5） 數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)可對(duì)重要數(shù)據(jù)如工藝參數(shù)、工況、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等進(jìn)行記錄儲(chǔ)存，以備調(diào)用。（6） 操作記錄功能。系統(tǒng)自動(dòng)保存重要操作記錄，如改動(dòng)參數(shù)，操作設(shè)備的

27、操作員代號(hào)、時(shí)間、內(nèi)容等。（7） 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線和歷史數(shù)據(jù)曲線。對(duì)重要工藝參數(shù)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示，并記錄歷史數(shù)據(jù)曲線。（8） 多級(jí)口令保護(hù)功能。在中央管理中心的任何一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可設(shè)定 不同操作權(quán)限， 只有相應(yīng)操作權(quán)限的操作員， 在輸入正確的口令后才可訪問該級(jí)畫面。（9） 打印功能?？蛇M(jìn)行報(bào)表打印、曲線打印、圖形打印。4 工程效果該工程于 2003 年 5 月份開始實(shí)施，2004 年 4 月份設(shè)備移交廠方運(yùn)行， 其 DCS 系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠無損壞情況。 系統(tǒng)投入使用后， 操作人員在中央管理中心就能夠全面了解整個(gè)工廠的運(yùn)行情， DCS系統(tǒng)對(duì)泵及潷水器等主要設(shè)備能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控

28、制。 整個(gè)系統(tǒng)只需中央管理中心操作人員就能夠保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行， 大大降低了值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 該系統(tǒng)的投運(yùn)解決了以往污水處理廠自動(dòng)化程度低， 所有設(shè)備均需手動(dòng)操作， 值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、 操作易出錯(cuò)， 出水水質(zhì)不穩(wěn)定、 生產(chǎn)過程無法集中監(jiān)控的問題。 該廠作為三峽庫區(qū)第一批興建的污水處理廠， 對(duì)三峽庫區(qū)水質(zhì)的保護(hù)起到了積極的作用。 各級(jí)政府領(lǐng)導(dǎo)多次對(duì)該廠進(jìn)行視察和工作指導(dǎo)， 對(duì)該廠的生產(chǎn)以及工藝水平給予了良好的評(píng)價(jià)，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。5 結(jié)語PLC作為成熟的控制器其編程語言及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一性，便于控制系統(tǒng)的調(diào)試及維護(hù)。 雖然 PLC控制算法相對(duì)單一， 但是卻很好的滿足了污水生產(chǎn)

29、工藝的要求，在避免功能浪費(fèi)的同時(shí)降低了系統(tǒng)造價(jià)。 采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)， 保證了通訊網(wǎng)絡(luò)良好的兼容性和穩(wěn)定性， 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了通訊的高速化。 以 PLC為基礎(chǔ)采用工業(yè)以太網(wǎng)搭建的 DCS控制系統(tǒng)， 在污水處理廠的自動(dòng)化控制中具有成熟可靠， 既滿足生產(chǎn)工藝要求，同時(shí)也降低了工程造價(jià)，具有很好的應(yīng)用前景。在 VC環(huán)境中使用定制接口開發(fā) OPC客戶應(yīng)用程序，下面是程序?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵步驟。4.1 包含 OPC頭文件開發(fā) OPC客戶應(yīng)用程序， 除了需要 OPC接口外，還需要在程序中包含 OPC標(biāo)準(zhǔn)庫文件，可以從 OPC基金會(huì)網(wǎng)站 ( 網(wǎng)址:)下載這些文件 : #inclu

30、de "opcda_i.c " OPC數(shù)據(jù)存取接口#include "opcda.h " OPC數(shù)據(jù)存取 2.0 頭文件#include "opccomn_i.c " OPC公共接口定義#include "opccomn.h " OPC公共頭文件4.2 初始化 COM支持庫由于 OPC 是基于 COM技 術(shù)制定 ， 所 以在使 用接口類之前必須 首先 使用CoInitialize(NULL)函數(shù)初始化 COM庫，如果成功，函數(shù)返回值等于S_ OK。4.3 連接 opc 服務(wù)器OPC客戶能夠連接到 OPC服務(wù)器上，

31、并建立 OPC組和 OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)，這是 OPC數(shù)據(jù)訪問的基礎(chǔ)， 如果沒有這個(gè)機(jī)制， 數(shù)據(jù)訪問的其它機(jī)能不可能實(shí)現(xiàn) 4 。連接 OPC 服務(wù)器， OPC客戶需要事先指定計(jì)算機(jī)名 ( 如果 OPC服務(wù)器和 OPC客戶不在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上 ) 和 OPC數(shù)據(jù)訪問服務(wù)器名 (RSI.RSView32OPCTagServer) 。實(shí)現(xiàn)代碼如下:ConnectToServer(/*in */LPOLESTR ProgID,/*in*/ BOOL IsRemote,/*out */ IUnknown *ppUnknown)CLSID OPCCLSID;HRESULT hRet=CLSIDFromProgID(

32、ProgID,&OPCCLSID);/ 將字符串 ProgID 轉(zhuǎn)換為唯一 OPCCLSID if(IsRemote)/opc服務(wù)器和 opc 客戶不在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上COSERVERINFO ServerInfo; memset(&ServerInfo,0,sizeof(ServerInfo); ServerInfo.pwszName=T2OLE( "ServerComouter "); MULTI_QI qi1;memset(qi, 0, sizeof(qi); qi0.pIID=&IID_IUnknown;HRESULT hRet=CoCreat

33、eInstanceEx(OPCCLSID,NULL,CLSCTX_REMOTE_SERVER,&ServerInfo,1,qi);*ppUnknown=qi0.pItf;else/opc 服務(wù)器和 opc 客戶在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上hRet=CoCreateInstance(OPCCLSID,NULL,CLSCTX_LOCAL_SERVER,IID_IUnknown, (void *)ppUnknown);4.4 創(chuàng)建 OPC組IOPCServer 接口的 AddGroup()方法可以創(chuàng)建一個(gè)有指定名稱和屬性的 OPC組。在調(diào)用該方法之前， 可以使用上一步得 到的 Iunknown 接口指針， 通過QueryInterface() 方法請(qǐng)求 IOPCServer 接口指針。代碼如下 :ppUnknown-> QueryInterface(IID_IOPCServer,(void *)&pServer);/ 得到 IOPCServer 接口指針pServer->AddGroup(L" ",TRUE,500,1235,&lTimeBias,&fTemp,0,&hOPCSer