基于OPC技術(shù)的工業(yè)數(shù)據(jù)通訊應(yīng)用范文
摘 要：針對(duì)OPC技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，本文討論了OPC技術(shù)的原理，并通過(guò)一個(gè)實(shí)例，說(shuō)明OPC技術(shù)如何在工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同廠家的軟硬件之間的數(shù)據(jù)通訊。
關(guān)鍵詞：OPC；監(jiān)控系統(tǒng)；Citect
隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展，OPC技術(shù)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于工業(yè)控制中，實(shí)現(xiàn)不同控制系統(tǒng)與數(shù)據(jù)監(jiān)控軟件之間的數(shù)據(jù)通信。吐哈油田三塘湖原油管道SCADA系統(tǒng)利用OPC技術(shù)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)CITECT與現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)AB ControlLogix 5000之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊。
1、 OPC技術(shù)
OPC（OLE for Process Control），是以微軟公司的OLE/COM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶機(jī)/服務(wù)器模式，由硬件生產(chǎn)商按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范提供數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，然后以O(shè)PC服務(wù)器的形式提供給用戶，提高了系統(tǒng)的開(kāi)放性和互操作性。OPC為工業(yè)控制設(shè)備與應(yīng)用軟件之間建立了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取規(guī)范，并且支持網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，使不同的客戶軟件能夠訪問(wèn)任意數(shù)據(jù)源。OPC與硬件和客戶軟件的關(guān)系如下：
2、 控制系統(tǒng)介紹
2．1 AB ControlLogix 5000簡(jiǎn)介
ControlLogix 系統(tǒng)是羅克韋爾自動(dòng)化多種型號(hào)的控制器產(chǎn)品中功能最強(qiáng)大的一個(gè)系列，它將PLC 與SCADA 的功能完美的結(jié)合在一起。提供順序控制，過(guò)程控制，傳動(dòng)及運(yùn)動(dòng)控制的統(tǒng)一的控制平臺(tái)，并結(jié)合高速，靈活的通訊和功能強(qiáng)大的輸入輸出。
ControlLogix提供的通訊軟件RSLinx是與微軟的Windows操作系統(tǒng)全兼容的數(shù)據(jù)連接方式，提供RSLinxAdvanceDDE和OPC接口。由于RSLinx充分利用了Windows操作系統(tǒng)所具有的多線程、多任務(wù)、多處理器等性能，通過(guò)各種通訊接口，RSLinx可同時(shí)與多個(gè)通信設(shè)備并行運(yùn)行。
2．2 SCADA系統(tǒng)軟件（CITECT SCADA）介紹
SCADA系統(tǒng)軟件采用施耐德電氣公司的CITECT SCADA軟件，系統(tǒng)采用客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，可隨意靈活、方便的擴(kuò)展，內(nèi)置近700種協(xié)議，包括ControlNet、DNP3、PROFIBUS、HART、CANBUS、LonWorks、OPC、DDE、Modbus等，支持各種I/O設(shè)備，如：PLC、控制器、分析儀、遠(yuǎn)程終端等；支持分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，任何I/O服務(wù)器的數(shù)據(jù)可被任何計(jì)算機(jī)訪問(wèn)，報(bào)警、趨勢(shì)、報(bào)表能集中或分散處理。
CITECT SCADA采用開(kāi)放性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)通訊采用標(biāo)準(zhǔn)的NetBIOS，支持IPX/SPX、TCP/IP等協(xié)議，適用于Etherent、Arcnet、TokenRing網(wǎng)絡(luò)。連網(wǎng)方式可采用同軸電纜、光纜、雙絞線、撥號(hào)和無(wú)線方式。廣域網(wǎng)可使用CiNet或遠(yuǎn)程訪問(wèn)服務(wù)器 (RAS)。
3、 CITECT與AB PLC的通信實(shí)現(xiàn)
主要硬件：1756-L61處理器，1756-ENBT以太網(wǎng)通訊模塊，1783-MS10T以太網(wǎng)交換機(jī)，計(jì)算機(jī)。
軟件配置：CITECT，RSLogix5000，RSLinx
3．1 通信原理
首先由PLC讀取現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)在控制器的數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)。PLC按照設(shè)定的掃描周期更新數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)。同時(shí)，控制器通過(guò)以太網(wǎng)通訊模塊與上位機(jī)建立連接；RSLinx作為OPC服務(wù)器通過(guò)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序獲取控制器內(nèi)的數(shù)據(jù)，周期更新，并保存在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中；CITECT作為OPC客戶端，利用CITECT軟件內(nèi)置的`OPC驅(qū)動(dòng)程序，從OPC服務(wù)器獲取所需數(shù)據(jù)，保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中。
3．2 OPC服務(wù)器
RSLinx是羅克韋爾公司的一款通訊軟件，可與AB的ControlLogix PLC硬件進(jìn)行無(wú)縫連接，提供與微軟的Windows操作系統(tǒng)全兼容的數(shù)據(jù)連接方式。利用RSLinx可把實(shí)時(shí)采集的工廠數(shù)據(jù)在Windows 支持的軟件中進(jìn)行分析、存儲(chǔ)、顯示等。RSLinx提供最快速的OPC、DDE接口，實(shí)現(xiàn)PLC處理器與監(jiān)控軟件的數(shù)據(jù)通訊。
建立OPC服務(wù)器，利用Rslinx軟件的“Who is..”，查看當(dāng)前所有連接到控制網(wǎng)絡(luò)的控制器。定義Topic名稱，與需要讀取數(shù)據(jù)的控制器連接。OPC客戶端通過(guò)Topic與OPC服務(wù)器建立連接。
Rslinx軟件是作為Windows的一個(gè)系統(tǒng)服務(wù)程序在后臺(tái)自動(dòng)運(yùn)行。
3．3 OPC客戶端的實(shí)現(xiàn)
客戶端采用Citect監(jiān)控軟件。Citect支持OPC規(guī)范，并提供強(qiáng)大的組態(tài)功能和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。使用Citect軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的畫面瀏覽、報(bào)警、歷史趨勢(shì)等功能。
完成OPC服務(wù)器和客戶端的配置工作后，就可以進(jìn)行連接測(cè)試，檢驗(yàn)OPC服務(wù)器能否把它從設(shè)備獨(dú)到的數(shù)據(jù)正確的傳送給客戶端，同時(shí)檢驗(yàn)客戶端能否對(duì)設(shè)備操作值進(jìn)行改寫，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)雙向傳輸。
在Citect中組態(tài)一副畫面，連接在數(shù)據(jù)庫(kù)中定義好的數(shù)據(jù)，然后與控制器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，以確定數(shù)據(jù)連接是否正確。
4、 結(jié)論
OPC技術(shù)規(guī)范把硬件和軟件分開(kāi)，提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)接口，大大方便了人機(jī)接口與控制系統(tǒng)的通訊連接，實(shí)現(xiàn)了不同廠商之間的設(shè)備互聯(lián)和數(shù)據(jù)共享。通過(guò)一個(gè)工程實(shí)例，對(duì)OPC技術(shù)在構(gòu)建數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)中的高效、簡(jiǎn)便有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。
參考文獻(xiàn)：
[1] 何楊歡 OPC技術(shù)在DCS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的應(yīng)用 化工進(jìn)展2006-25
[2] 姜萍 基于OPC技術(shù)的DCS監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 《信息化縱橫》2009年第7期
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