羅克韋爾Cont r ol Logi x 系統(tǒng)OPC通信應(yīng)用及研究

藺喜軍，劉存海，讓存賓

（酒鋼（集團(tuán)）宏興鋼鐵股份有限責(zé)任公司，甘肅 嘉峪關(guān)735100）

1 引言

近年來，在自動化工業(yè)控制領(lǐng)域，OPC 通信[1]技術(shù)得到了長足的發(fā)展，在數(shù)據(jù)的通信、采集、冗余方面，在實(shí)時數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)的訪問方面，在事件及其報警的處置方面，都得到了廣泛的應(yīng)用和實(shí)踐。酒鋼選燒廠選礦工序控制系統(tǒng)建立OPC 服務(wù)器/客戶端通信，主體采用美國羅克韋爾公司的Control Logix 系列產(chǎn)品，各控制系統(tǒng)之間通過工業(yè)控制Control Net[2]網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PLC 處理器與其他系統(tǒng)處理器的數(shù)據(jù)通信，而上位計(jì)算機(jī)操作站組態(tài)畫面RSView32 與Control Logix 處理器之間通過RSLinx 軟件實(shí)現(xiàn)通信連接，控制系統(tǒng)以速度快、功能強(qiáng)、擴(kuò)展靈活等優(yōu)點(diǎn)，使現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)共享更好地發(fā)揮了優(yōu)勢，精確控制，實(shí)現(xiàn)了快速響應(yīng)的監(jiān)控效果。

2 OPC技術(shù)在工業(yè)控制現(xiàn)場的應(yīng)用

OPC 是OLE for Process Control 的縮寫，OPC 技術(shù)是用于制造業(yè)控制和過程自動化控制系統(tǒng)的一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它包括一整套的數(shù)據(jù)接口、協(xié)議屬性和配置方法的標(biāo)準(zhǔn)集合，在嵌入技術(shù)應(yīng)用和對象鏈接等方面的應(yīng)用較廣。在酒鋼選燒廠選礦工序控制系統(tǒng)中，OPC 的應(yīng)用除了分布式控制系統(tǒng)外，還應(yīng)用于服務(wù)器，由3 類對象組成，實(shí)現(xiàn)了服務(wù)器、組和數(shù)據(jù)項(xiàng)3 個層次的接口，過程數(shù)據(jù)讀寫等實(shí)現(xiàn)MES 系統(tǒng)的運(yùn)行工作[3]。

OPC 技術(shù)通常采用客戶/服務(wù)器模式，多以COM、OLE、DCOM 等技術(shù)手段，以面向?qū)ο蟮姆绞綖楣I(yè)控制自動化軟件提供統(tǒng)一的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。OPC 不僅支持對TCP/IP 等網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議和遠(yuǎn)程調(diào)用方式，還利用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)原則，將不同生產(chǎn)廠商、不同規(guī)格型號的智能化儀器儀表之間，通過工業(yè)

控制軟件進(jìn)行通信連接、過程組態(tài)實(shí)現(xiàn)過程數(shù)據(jù)交換，還可以通過控制系統(tǒng)軟硬件的維護(hù)和升級，達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場的過程自動化控制。如圖1 酒鋼選礦工序控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D所示。

圖1 酒鋼選礦工序控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

酒鋼選礦工序的工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)以O(shè)PC 技術(shù)為依托，包括3 層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，上位計(jì)算機(jī)操作站通過Ether Net/IP 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)共享及外部的通信連接，而PLC 處理器與處理器中間通過Control Net 控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信連接，生產(chǎn)現(xiàn)場的閥門、電機(jī)、變頻器等伺服及智能設(shè)備通過Device Net 設(shè)備網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的運(yùn)行控制。通過OPC 技術(shù)將原有的DDE 進(jìn)行替代，可以實(shí)現(xiàn)除了高效的設(shè)備控制外，還進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢分析，過程數(shù)據(jù)讀寫，以及料流跟蹤等，充分地體現(xiàn)了OPC 技術(shù)在應(yīng)用過程中的穩(wěn)定、快速和安全性能。

3 工業(yè)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路及組態(tài)方法

酒鋼選礦工序現(xiàn)場設(shè)備網(wǎng)絡(luò)主要以分布式控制系統(tǒng)為主，各控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)明晰簡單，規(guī)模相對較小，開發(fā)和設(shè)備運(yùn)維較為靈活，但由于生產(chǎn)的需要和管理的便捷，各系統(tǒng)之間采用設(shè)備網(wǎng)（Device Net）、控制網(wǎng)（Control Net）、以太網(wǎng)（Ether Net）3 層網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)控制和數(shù)據(jù)傳輸，搭建組成大型的控制網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)和PCS 系統(tǒng)和MES 系統(tǒng)的信息集中統(tǒng)一共享，通過RSLinx通信軟件和Kepsever OPC 的服務(wù)器接口，通過操作站RSView32 開發(fā)監(jiān)控軟將Control Logix 控制系統(tǒng)設(shè)備情況實(shí)時反映在上位計(jì)算機(jī)畫面上，以滿足現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)控功能要求。

3.1 OPC服務(wù)器的功能和組成

OPC 服務(wù)器最主要的功能就是與上位計(jì)算機(jī)操作站進(jìn)行數(shù)據(jù)的通信交換，包含了大量的通信通信數(shù)據(jù)交換和數(shù)據(jù)存貯讀取。通過標(biāo)準(zhǔn)的OPC 接口，提供給需要的其他軟件使用，OPC 程序的標(biāo)準(zhǔn)化，使得運(yùn)用更方便，工作量減小，軟件開發(fā)商只需開發(fā)面對服務(wù)器的程序而不用再開發(fā)硬件驅(qū)動程序，這是它最大的優(yōu)點(diǎn)。

OPC 規(guī)范提供自動化和COM 接口2 套方案。由于OPC服務(wù)器自身就是一個可執(zhí)行的程序，其內(nèi)有一個數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，以設(shè)定的速率同物理設(shè)備之間不斷地進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，所以必須實(shí)現(xiàn)COM 接口，而自動化接口取決于實(shí)際需要。

OPC 服務(wù)器增強(qiáng)了處理異常報警（Alarm）和事件（Event）的處理機(jī)制，異常情況下通過報警、事件的處理接口得到通知，獲得服務(wù)器的當(dāng)前狀態(tài)，反饋給OPC 客戶[4]。

OPC 服務(wù)器由服務(wù)器（Server）、數(shù)據(jù)項(xiàng)（Item）、組（Group）3類對象構(gòu)成，服務(wù)器（Server）是組對象的容器，擁有所有信息，組對象是客戶組織數(shù)據(jù)提供的一種方法；數(shù)據(jù)項(xiàng)是通常是指向設(shè)備一個寄存器單元的服務(wù)器端對象。

3.2 OPC服務(wù)器的軟、硬件配置

OPC 服務(wù)器需要對RSLinx 通信軟件進(jìn)行配置，同時需要對RSView32 上位組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)開發(fā)及配置，計(jì)算機(jī)操作員站RSView32 OPC 客戶端需要與作為OPC 遠(yuǎn)程服務(wù)器的工程師站PC RSview32 連接，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的標(biāo)簽值通信和圖形共享數(shù)據(jù)標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)控制、數(shù)據(jù)采集、歷史數(shù)據(jù)編制和查詢等特定功能控制模塊。如圖2 RSLinx 和RSView32 中節(jié)點(diǎn)設(shè)置所示。

圖2 RSLi nx 和RSVi ew32 中節(jié)點(diǎn)設(shè)置

3.3 OPC配置過程中，各層網(wǎng)絡(luò)模塊硬件配置注意事項(xiàng)

OPC 配置過程中對各層網(wǎng)絡(luò)模塊硬件配置注意事項(xiàng)包括：（1）以太網(wǎng)（Ether Net）在同一網(wǎng)域中的節(jié)點(diǎn)如PC、交換機(jī)、PLC 通信模塊等必須獨(dú)立分配各自的IP 地址；（2）控制網(wǎng)（Control Net） 網(wǎng)絡(luò)中的每一個通信節(jié)點(diǎn)如1756-CN2R、1786-PCIC 卡等需要設(shè)置各自的節(jié)點(diǎn)地址；（3）設(shè)備網(wǎng)（Device Net）中生產(chǎn)現(xiàn)場變頻器、伺服及智能設(shè)備必須設(shè)置各自唯一的節(jié)點(diǎn)地址，并且在1756-DNB 模塊中配置相應(yīng)的控制變量的輸入輸出字；（4）需要支持第三方通信的功能模塊，需選擇具有相應(yīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換的接口模塊并進(jìn)行通信配置，便于現(xiàn)場儀器儀表的調(diào)節(jié)和數(shù)據(jù)交換等[5]。

4 結(jié)語

OPC 技術(shù)在酒鋼選燒廠選礦工序控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，取得了預(yù)想的效果，達(dá)到了工業(yè)控制的要求，同時也印證了OPC技術(shù)作為一個工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一接口，是一個具有很強(qiáng)的開放性、互操作性的交互式數(shù)據(jù)交換技術(shù)，使得控制系統(tǒng)進(jìn)一步走向開放，給企業(yè)現(xiàn)代化工業(yè)控制帶來新的思路，在企業(yè)的發(fā)展和壯大過程中，值得廣泛推廣也必將會體現(xiàn)更高的應(yīng)用價值。