1 引言
生產(chǎn)過(guò)程的控制系統(tǒng)的信息化，要求匯集生產(chǎn)過(guò)程中大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和信息，在新型數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的支持下進(jìn)行存儲(chǔ)、分析、提煉和發(fā)掘，為操作和管理人員提供所需的數(shù)據(jù)和結(jié)果、運(yùn)行指導(dǎo)和決策依據(jù)，也就是mes制造。基于opc的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)通訊集成應(yīng)用的主流技術(shù)方向，解決生產(chǎn)進(jìn)程現(xiàn)場(chǎng)級(jí)異構(gòu)設(shè)備以及與更高管理層之間的鏈接，帶來(lái)信息化效益。
2 opc與pcauto
2.1 opc概要
為了存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)信息，需要編寫專用的接口函數(shù)。但現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的異構(gòu)化和產(chǎn)品升 級(jí)，給用戶和軟件開發(fā)商帶來(lái)了信息集成的巨大困難。
opc(用于過(guò)程控制的鏈接與嵌入)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(opc)服務(wù)器的形式提供給用戶，提高了系統(tǒng)的開放性和互操作性。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)系如圖1所示。
圖1 opc與硬件和客戶軟件的關(guān)系圖
opc服務(wù)器通常支撐兩種訪問(wèn)接口：主動(dòng)化接口和自定義接口，它們辨別為不同的編程語(yǔ)言環(huán)境供應(yīng)訪問(wèn)機(jī)制。主動(dòng)化接口是為基于腳本編程語(yǔ)言而定義的尺度接口，可應(yīng)用vb、delphi、powerbuilder等語(yǔ)言開發(fā)opc服務(wù)器的客戶利用。
2.2 pcauto概要
pcauto是北京三維力控科技有限公司“管控一體化解決之道”產(chǎn)品線的總稱。pcauto由監(jiān)控組態(tài)軟件、“軟”控制策略軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)及其管理系統(tǒng)、web門戶工具等產(chǎn)品組成。力控監(jiān)控組態(tài)軟件是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與過(guò)程控制的專用軟件，最大的特點(diǎn)是能以靈活多樣的“組態(tài)方式”而不是編程方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)集成，它提供了良好的用戶開發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的工程實(shí)現(xiàn)方法，只要將其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單的“組態(tài)”，便可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，縮短了自動(dòng)化工程師的系統(tǒng)集成的時(shí)間，大大的提高了集成效率。
力控pcauto監(jiān)控組態(tài)軟件是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)，它能和國(guó)內(nèi)外各種工業(yè)控制廠家的設(shè)備進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊，它可以與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，便可以達(dá)到集中管理和監(jiān)控的目的，同時(shí)還可以方便的向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，來(lái)實(shí)現(xiàn)與“第三方”的軟、硬件系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行集成。
3 基于pcauto的opc實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)
3.1 體系架構(gòu)
生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)底層生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)信息的采集，通過(guò)信息集成形成優(yōu)化控制、優(yōu)化調(diào)度和優(yōu)化決策等的判斷或指令。實(shí)現(xiàn)流程工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的安全、穩(wěn)定、低耗的目標(biāo)；同時(shí)，企業(yè)內(nèi)部物流的控制與管理、生產(chǎn)過(guò)程成本的控制與管理等生產(chǎn)管理活動(dòng)都在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)層完成，使生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)和企業(yè)管理數(shù)據(jù)的在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)平臺(tái)中融合與貫通。針對(duì)流程工業(yè)的特點(diǎn)，平臺(tái)采用開放性的、柔性的、可擴(kuò)展的、模塊化的、面向?qū)ο蠛蛻?yīng)用的基于知識(shí)管理的體系結(jié)構(gòu)。
圖2 濟(jì)南圣泉實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)圖
濟(jì)南圣泉實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)如圖2所示，共分為兩大部分：上位機(jī)和下位機(jī)。它的下位機(jī)部分共有5個(gè)工段組成：呋喃樹脂工段、新樹脂工段、樹脂工段、糠醇工段以及熱電工段。其中呋喃樹脂工段、新樹脂工段、樹脂工段、糠醇工段均采用的是浙江威盛公司的fb-2000dcs系統(tǒng)；熱電工段采用的是北京和利時(shí)公司的smartprodcs系統(tǒng)。系統(tǒng)的上位機(jī)采用的北京三維力控公司的pcauto監(jiān)控組態(tài)軟件。
本系統(tǒng)是在適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)控制的要求下，集自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)通訊等于一體。具有以下幾個(gè)顯著特點(diǎn)：采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性、高度的集成化和可靠的穩(wěn)定性。對(duì)于本系統(tǒng)的實(shí)施，主要有軟件和硬件兩部分硬件部分。其中，硬件部分：以太網(wǎng)交換機(jī)、光纖收發(fā)器和計(jì)算機(jī)。軟件部分有pcauto6.0以及opcserver和xp操作系統(tǒng)。
3.2 系統(tǒng)通信原理
濟(jì)南圣泉集團(tuán)有五個(gè)工段，采用四個(gè)工段采用浙江威盛公司的fb-2000dcs系統(tǒng)，另外一個(gè)采用北京和利時(shí)公司的smartprodcs系統(tǒng)。這兩個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)均提供了opc接口，隨系統(tǒng)附帶了opcserver。在開發(fā)過(guò)程中，把兩套自動(dòng)控制系統(tǒng)的opcserver相關(guān)信息和需獲取的數(shù)據(jù)點(diǎn)信息以及和管理網(wǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的交互信息存入相應(yīng)配置文件中。編寫的opcserver應(yīng)用程序在啟動(dòng)時(shí)讀入配置文件，實(shí)現(xiàn)了對(duì)dcs 相應(yīng)點(diǎn)的讀取。與上位機(jī)中的pcauto6.0通訊采用的是tcp/ip通信協(xié)議，進(jìn)而完成了數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和發(fā)送[1]。
3.3下位機(jī)程序的安裝
圖3 opcserver實(shí)時(shí)采集程序
如圖3所示，對(duì)于本系統(tǒng)的五個(gè)工段，分別選擇dcs控制站中的一臺(tái)操作員站作為系統(tǒng)的服務(wù)器。第一步的工作均是安裝已經(jīng)調(diào)試成功的利用vb編寫的opcserver實(shí)時(shí)采集程序；設(shè)置相應(yīng)的配置文件并完成dcom設(shè)置。通訊方式采用的ucp/ip方式，所以五個(gè)工段統(tǒng)一設(shè)置在一個(gè)網(wǎng)段中：192.168.0.x[2]。
3.4 opc客戶端的實(shí)現(xiàn)
opc客戶端的實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)即在上位機(jī)上調(diào)試pcauto6.0的過(guò)程。首先，安裝測(cè)試程序，一完成測(cè)試數(shù)據(jù)達(dá)到的目的。程序畫面如圖4所示。
圖4 測(cè)試程序
在數(shù)據(jù)到達(dá)以后，進(jìn)入pcauto6.0的開發(fā)畫面。在pcauto6.0的基礎(chǔ)上，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、歷史數(shù)據(jù)的調(diào)取以及報(bào)表的生成。同時(shí)，為滿足廠方的要求完成了web發(fā)布。組成了一套完整的實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。
4 結(jié)束語(yǔ)
自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是控制與管理一體化，應(yīng)用于自動(dòng)化領(lǐng)域的opc技術(shù)統(tǒng)一了數(shù)據(jù)訪問(wèn)的接口，使控制系統(tǒng)進(jìn)一步開放，實(shí)現(xiàn)了信息的集成與共享，其優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的。經(jīng)過(guò)一段的時(shí)間的試運(yùn)行，濟(jì)南圣泉實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行正常，進(jìn)一步驗(yàn)證了系統(tǒng)的穩(wěn)定，為其它組態(tài)軟件之間的通信提供了一種模式。