王宏濤，鄭磊，余沛虎

(中國(guó)石油玉門(mén)油田 a. 乍得項(xiàng)目采油廠(chǎng)；b. 青西作業(yè)區(qū)聯(lián)合站，甘肅 酒泉 735000)

OPC開(kāi)放技術(shù)在PKS中的應(yīng)用

王宏濤a，鄭磊b，余沛虎b

(中國(guó)石油玉門(mén)油田 a. 乍得項(xiàng)目采油廠(chǎng)；b. 青西作業(yè)區(qū)聯(lián)合站，甘肅 酒泉 735000)

針對(duì)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)PKS與外圍設(shè)備通信僅有Modbus及OPC兩種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議支持，而通過(guò)Modbus實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的連接、傳輸與交換，需要投入高昂的成本問(wèn)題，通過(guò)VB高級(jí)語(yǔ)言編程采用OPC開(kāi)放技術(shù)連接PKS的四要素： 連接OPC Server數(shù)據(jù)源、創(chuàng)建需要通信的位號(hào)列表、異步方式的讀數(shù)據(jù)和異步方式的寫(xiě)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)PKS與外圍PLC，RTU等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信。該方案具有節(jié)約成本、所用設(shè)備簡(jiǎn)單、方便維護(hù)等特點(diǎn)，為現(xiàn)場(chǎng)工程師處理不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)兼容提供了一種靈活和有效的解決方案。

VB語(yǔ)言 OPC技術(shù) 可編程控制器 數(shù)據(jù)傳輸

PKS是目前應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)控制中的主流控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以AB PLC系統(tǒng)的硬件為基礎(chǔ)，大量采用現(xiàn)代數(shù)據(jù)總線(xiàn)、數(shù)據(jù)庫(kù)管理和熱備冗余等技術(shù)開(kāi)發(fā)升級(jí)的一款具有極高性?xún)r(jià)比的DCS。為了保障其運(yùn)行的可靠性，在現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用中，針對(duì)外圍PLC，RTU等控制器的接入，PKS設(shè)置了嚴(yán)格的協(xié)議約束。僅有Modbus RTU及OPC Serevr兩種標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議連接支持，實(shí)現(xiàn)Modbus RTU數(shù)據(jù)連接需要投入高昂的成本，但OPC Serevr的數(shù)據(jù)連接則相對(duì)較為廉價(jià)(僅需服務(wù)費(fèi))的問(wèn)題，闡述了一種通過(guò)VB高級(jí)語(yǔ)言編程采用OPC技術(shù)連接PKS實(shí)現(xiàn)與外圍AB PLC數(shù)據(jù)通信的方案。

1 方案的思路

通常PLC 系統(tǒng)與PKS的應(yīng)用形式是控制器與上位機(jī)的連接，其物理連接如圖1所示。

圖1 PKS控制器與AB PLC物理連接示意

如圖1所示，PKS控制器與AB PLC在應(yīng)用結(jié)構(gòu)上已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了物理上的連接，如果要實(shí)現(xiàn)PKS控制器與AB PLC的數(shù)據(jù)通信，就需要實(shí)現(xiàn)兩者在上位機(jī)層的數(shù)據(jù)交換，而上位機(jī)平臺(tái)均有向下的OPC連接支持，但其相互之間缺乏數(shù)據(jù)通信的聯(lián)系，但如果通過(guò)VB編程同時(shí)實(shí)現(xiàn)與PKS控制器與AB PLC的通信，就可以實(shí)現(xiàn)兩者的數(shù)據(jù)交換，原理如圖2所示。

圖2 通過(guò)VB編程實(shí)現(xiàn)PKS與AB PLC的通信

2 OPC數(shù)據(jù)通信的VB 編程原理及方法

VB編程實(shí)現(xiàn)OPC的數(shù)據(jù)通信通常需要4個(gè)要素： 連接OPC Serevr數(shù)據(jù)源、創(chuàng)建需要通信的位號(hào)列表、異步方式的讀數(shù)據(jù)和異步方式的寫(xiě)數(shù)據(jù)，在編程的實(shí)現(xiàn)上需要調(diào)用Windows平臺(tái)的OPC協(xié)議支持包。通常情況下，具備OPC Serevr的上位機(jī)系統(tǒng)在軟件安裝時(shí)已經(jīng)將支持包安裝并注冊(cè)于系統(tǒng)目錄System32下，可以直接調(diào)用，也可下載通用的OPC協(xié)議支持包安放于VB應(yīng)用程序目錄進(jìn)行調(diào)用。

2.1實(shí)現(xiàn)PKSC200控制器與PLC的OPC連接

PKS C200控制器與PLC的OPC連接示意如圖3所示。

2.2創(chuàng)建位號(hào)數(shù)據(jù)交換列表

位號(hào)列表創(chuàng)建步驟如圖4所示。

圖3 PKS C200控制器與PLC的OPC連接示意

圖4 位號(hào)列表創(chuàng)建步驟

2.3異步讀取數(shù)據(jù)

異步讀取數(shù)據(jù)步驟如圖5所示。

圖5 異步讀取數(shù)據(jù)步驟

2.4異步寫(xiě)入數(shù)據(jù)

異步寫(xiě)入數(shù)據(jù)步驟如圖6所示。

圖6 異步寫(xiě)入數(shù)據(jù)步驟

3 PKS OPC數(shù)據(jù)通信開(kāi)放的注意要素

1) 系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性因素。VB高級(jí)語(yǔ)言應(yīng)用程序運(yùn)行于上位機(jī)系統(tǒng)軟件平臺(tái)之上，由于上位機(jī)系統(tǒng)屬于工業(yè)級(jí)應(yīng)用，因而軟件的運(yùn)行可靠性成為首要的考慮因素。開(kāi)發(fā)完成的軟件系統(tǒng)應(yīng)該在占用系統(tǒng)資源、影響系統(tǒng)原運(yùn)行速度和可靠性幾個(gè)方面綜合考慮，保證新開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)運(yùn)行后各項(xiàng)指標(biāo)幾乎不影響原系統(tǒng)的運(yùn)行，鑒于此，VB編程的OPC 的讀寫(xiě)方式應(yīng)采用異步方式，使軟件的有效工作時(shí)間在原系統(tǒng)的空閑時(shí)間段，最大限度地保障原系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2) 數(shù)據(jù)交換的效率因素。基于VB編程的應(yīng)用系統(tǒng)具有強(qiáng)大的功能，一方面要保證原系統(tǒng)的穩(wěn)定；一方面又要大量地讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，應(yīng)綜合考慮計(jì)算機(jī)運(yùn)行的特點(diǎn)，針對(duì)性地采用多進(jìn)程、延時(shí)、分段的方式讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，既保證了數(shù)據(jù)的大量交換，又保證了原系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3) 數(shù)據(jù)源連接的可恢復(fù)性因素。在工業(yè)應(yīng)用中，難免有設(shè)備重起、系統(tǒng)升級(jí)、設(shè)備故障、軟件重起等因素，在系統(tǒng)重新運(yùn)行后，開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)應(yīng)該具備自動(dòng)識(shí)別及自動(dòng)連接恢復(fù)的功能，保障數(shù)據(jù)通信的順利。

4) 系統(tǒng)故障的報(bào)警要素。作為工業(yè)化應(yīng)用的軟件系統(tǒng)，應(yīng)達(dá)到工業(yè)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在通信不能建立時(shí)應(yīng)自動(dòng)報(bào)警，并向DCS的報(bào)警系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)，提醒操作人員通知系統(tǒng)維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)，保障系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

4 結(jié)束語(yǔ)

以VB編程的方式借助通用高效的數(shù)據(jù)開(kāi)放技術(shù)，在工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)不同自動(dòng)化系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信，為現(xiàn)場(chǎng)工程師提供了一種靈活有效的解決方案，是處理不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)兼容的新思路。隨著該方法在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的成功應(yīng)用，必將為更多的用戶(hù)及技術(shù)服務(wù)提供極大的便利，同時(shí)也將創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王 偉東.OPC技術(shù)在開(kāi)放式SCADA系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[D].成都： 電子科技大學(xué)，2001： 24-28.

[2] 厲蘇州，劉飛.基于PLC DDE和OPC服務(wù)器的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2006，19(06)： 46-47.

[3] 周磊，劉大成，周傳福，等.OPC 規(guī)范下數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)服務(wù)器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息， 2007，23(31)： 270-272.

[4] 林躍.OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器開(kāi)發(fā)工具的研究與實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化儀表，2001，22(09)： 7-8，13.

[5] 宋人杰，王曉東，李蕾，等.一種優(yōu)化的DCS通信接口方案[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化， 2005，29(19)： 88-92.

[6] 江浩，徐治皋，高正平，等.火電廠(chǎng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2002(01)： 62-64.

[7] 日本OPC協(xié)會(huì). OPC應(yīng)用程序入門(mén)[M]. 鄭立，譯.北京： OPC基金會(huì)中國(guó)分會(huì)，2001.

[8] 鄒云濤，吳重光.OPC技術(shù)初探及國(guó)內(nèi)應(yīng)用現(xiàn)狀[J].石油化工自動(dòng)化，2003，39(06)： 1-5.

[9] 陽(yáng)憲惠，邸麗清，馮大為.OPC技術(shù)及其對(duì)工控系統(tǒng)開(kāi)放性的影響[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2001，14(09)： 53-55.

[10] 龐彥斌，龔飛.OPC Server的開(kāi)發(fā)要點(diǎn)[J].儀器儀表學(xué)報(bào)，2001(增刊1)： 497-500.

[11] 夏濤，鄺奇.基于OPC技術(shù)的仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].化工自動(dòng)化及儀表，2012，39(08)： 1047-1050，1054.

ApplicationofOPCOpenTechnologyinPKSSystem

Wang Hongtaoa， Zheng Leib， Yu Peihub

(a. Oil Production of CHAD Project；b. Qingxi Oil and Gas Processing Station，CNPC Yumen Oilfield， Jiuquan， 735000，China)

Aiming at the problem of only two standard protocols of Modbus and OPC to support production process control systems of PKS and peripheral communication devices， high investment for realizing data connection， transmission and exchange with Modbus， four elements for connecting PKS with applying OPC open technology by advanced program language VB are expatiated， such as connecting to OPC server data source， creation of bit number list for requiring communication， reading and writing data asynchronously， achieving data communication of PKS system with peripheral systems of PLC and RTU， etc. This approach has the characteristics of low cost， simple equipment， and easy maintenance. It provides one flexible and efficient solution for treating data compatibility among different systems for the site engineer.

VB language; OPC technology; programmable logic controller; data transmission

稿件收到日期： 2013-09-28，修改稿收到日期2013-10-28。

王宏濤(1978—)，男，陜西渭南人，2002年畢業(yè)于西安石油學(xué)院(現(xiàn)西安石油大學(xué))工業(yè)自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中國(guó)石油玉門(mén)油田乍得項(xiàng)目采油廠(chǎng)，從事儀表、控制系統(tǒng)的管理與維護(hù)工作，任工程師。

TP311

B

1007-7324(2013)06-0052-02