OPC接口技术在企业综合自动化中的应用

引言

　　在企业综合自动化系统(CIPS——Computer Integrated Process Control System)中，管理网需要从控制网上实时地获取工艺生产过程数据以满足管理的不同需求。由于控制网上的DCS、PLC和其他智能仪器仪表通常来自不同的厂商,相互之间的通讯非常复杂。甚至由于通讯接口不够灵活，导致控制网与管理网之间数据的互操作性差、通讯的稳定性差、管理软件功能受到限制。因此，如何有效、可靠、实时和高速地从控制网中获取在管理网上所需要的各种实时数据，是在企业综合自动化实施过程中普遍关注的问题。

　　OPC（OLE for Process Control）作为硬件和软件之间的一个中间件，解决了上述问题，它为工业数据通讯提供了一种标准。

一、OPC技术概述

　　OPC是Microsoft公司的对象链接和嵌入OLE/COM技术在过程控制方面的应用，为工业控制领域提供了标准的数据访问机制。OPC采用客户/服务器结构，提供了两套接口方案，分别为COM接口和OLE自动化接口。COM接口效率高，通过它客户能够发挥OPC服务器的最佳性能，采用C++语言的客户一般采用此方案；OLE自动化接口使解释性语言和宏语言访问OPC服务器成为可能，采用VB语言的客户一般采用此方案。如图1所示。

图1 两种不同的接口方式

　　OPC标准规定了基本OPC对象有三个：OPCServer、OPCGroup和OPCItem。其中OPCServer和OPCGroup接口图如图2、3所示。

图2 OPC服务器对象
 

图3 OPC组对象

　　OPC技术扩展了硬件设备的概念，只要符合OPC服务器的规范，OPC客户都可以与之进行数据交换。硬件厂商只需要编写一套驱动程序就可以满足不同用户的需要，软件开发商也无需了解硬件设备究竟是哪家厂商的及其硬件实质，因此OPC在短时间内取得了飞速的发展。管理OPC标准的组织是OPC基金会，全世界几乎全部的控制系统、仪器仪表和过程控制系统的主要供应商都是该组织成员。

　　显然，OPC技术为控制网与管理网之间的互联，以及上层应用软件和控制设备之间的数据通讯提供了极大的方便，而且使得整个企业综合自动化系统更具有灵活性和开放性。实现了应用软件和硬件设备的“即插即用”。只要遵循OPC规范，管理网即可随时通过OPC接口来获取工艺生产过程数据了。

二、OPC技术在CIPS中的实现

　　某大型化肥厂企业综合自动化系统由三部分组成：基础自动化系统、大型实时数据库和关系数据库系统、企业资源管理系统。而基础自动化系统中DCS、PLC等工艺生产数据实时、可靠地传送到大型实时数据库上是整个项目能否成功的关键。

　　系统结构如图4所示。基础自动化系统有DCS、PLC等种类繁多，分别为西门子、欧姆龙、横河uXL系统、Foxboro I/AS系统等，七套PLC控制系统和部分智能仪器仪表。实时数据库系统采用浙大中控的ESP-iSYS系统，关系数据为Oracle 9i。

图4 基于OPC技术的CIPS系统

　　下面以Foxboro I/AS系统为例讲述DCS与实时数据库通过OPC方式通讯的实现方法。

实现路线：Foxboro I/AS系统本身提供OPC通讯协议用于存取DCS中的在线数据，在数采工控机上安装OPC Server软件，通过安装在工程师站AW51D上的API应用程序实现二者之间的数据通讯。这样，在以太网上的实时数据库OPC Client即可通过OPC协议与OPC Server端建立连接，从而采集到工业现场的在线数据。

数采工控机软硬件配置：研华工控机+双以太网卡，操作系统为Windows 2000＋SP3。同时AD51D工程师站需有剩余的以太网接口，以便和数采工控机进行通讯。

　　其他DCS、PLC的通讯原理基本类似，在此不一一详述。

三、结束语

　　在实施企业CIPS系统时，OPC技术发挥了重要的作用。

1)数据存储。OPC实现了DCS、PLC等现场数据采集，企业的绝大部分与生产有关的数据都进入了实时和关系数据库系统。

2)在线数据监测。OPC实现了实时数据库和DCS、PLC等工业控制设备之间高效、灵活的数据读写。企业管理层可以实时地获取现场各类数据，能通过Web的形式监控生产现场，使得“办公室更趋近现场”。

3)OPC技术解决了“信息孤岛”的瓶颈问题。对企业的生产调度、计划优化、企业决策等起到了重要的作用。

参考文献：

[1] OPC Foundation.OPC Common Definitions,Version 1.0,1998-10-27.

[2] 王小慧.实时数据库与DCS通讯接口的设计与实现.化工自动化及仪表，2002，29（4）：48～50.

[3] 胡强,赵英凯.OPC技术在DCS与工厂管理网数据通讯中的应用.工业仪表与自动化装置，2002，3:25～28.

[4] 王德康,苏宏业等.基于OPC技术的先进控制软件设计与研究.化工自动化及仪表，2000，27（4）:27～30.