OPC 通信在生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺中的應(yīng)用

戴毓文

(上海市自來水市南有限公司，上海 200002)

1 市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺簡介

上海市自來水市南有限公司是面向上海市廣大用戶提供飲用水服務(wù)的大型供水企業(yè)，公司供水規(guī)模為307萬m3/d，供水面積約575 km2，供水服務(wù)常住人口約500萬，供水服務(wù)區(qū)域為上海市黃浦江以西、蘇州河以南地區(qū)，包括:黃浦區(qū)、靜安區(qū)、長寧區(qū)、徐匯區(qū)、普陀區(qū)(小部分地區(qū))、閔行區(qū)(大部分地區(qū))、松江區(qū)和青浦區(qū)(部分地區(qū))等。公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)承擔著對供水管網(wǎng)的統(tǒng)一監(jiān)視，對水廠的安全運行、提高供水質(zhì)量、節(jié)能降耗、優(yōu)化管理等方面起到了至關(guān)重要的作用，保障了供水系統(tǒng)的正常運行和管理。為了更好地滿足生產(chǎn)調(diào)度與各決策部門的要求，充分發(fā)揮實時監(jiān)控在生產(chǎn)運行管理中的作用，響應(yīng)上海市政府行業(yè)信息化、集約化發(fā)展要求，市南公司將數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确绞竭M行整合，并對系統(tǒng)的重要部分采用了冗余備用的方式。

近年來隨著上海城市建設(shè)的不斷發(fā)展，市南供水區(qū)域的不斷擴大，以及自來水服務(wù)供應(yīng)要求的不斷提高，為確保管網(wǎng)運行安全的要求，市南公司根據(jù)對外服務(wù)供應(yīng)的需要綜合了管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)、邊界流量監(jiān)測系統(tǒng)，居民屋頂水箱監(jiān)測系統(tǒng)，其通信方式由原先的230 M電臺、諾特網(wǎng)等改造為傳輸穩(wěn)定可靠的GPRS通信方式，將控制中心多臺InTouch組態(tài)軟件分別接收、存儲數(shù)據(jù)，InTouch送SQL數(shù)據(jù)庫的方式改為采用設(shè)置通信服務(wù)器，用OPC通信協(xié)議接收數(shù)據(jù)，同時送InTouch界面顯示和SQL數(shù)據(jù)庫。改造后的系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)集中管理。

2 市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺架構(gòu)

整個系統(tǒng)平臺可分為:通信服務(wù)、數(shù)據(jù)服務(wù)、web系統(tǒng)(調(diào)度管理系統(tǒng)、調(diào)度監(jiān)測系統(tǒng))、移動web系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接口服務(wù)等，如圖1所示。

圖1 市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺Fig．1 System Platform of Production Scheduling in Southern Company

通信服務(wù)器接收GPRS傳輸?shù)谋O(jiān)測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給OPC服務(wù)，OPC服務(wù)把數(shù)據(jù)進行分類整理，形成一張內(nèi)存表供InTouch組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)服務(wù)、WEB實時數(shù)據(jù)服務(wù)、歷史數(shù)據(jù)處理服務(wù)調(diào)用。InTouch組態(tài)軟件的數(shù)據(jù)服務(wù)把從OPC Server獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞給InTouch View界面顯示軟件;WEB實時數(shù)據(jù)服務(wù)把從OPC Server獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)傳遞給調(diào)度監(jiān)測系統(tǒng)，為調(diào)度監(jiān)測系統(tǒng)提供實時數(shù)據(jù);歷史數(shù)據(jù)處理服務(wù)把從OPC Server獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫，形成歷史數(shù)據(jù)表。

調(diào)度監(jiān)測系統(tǒng)、調(diào)度管理系統(tǒng)從數(shù)據(jù)庫中獲取歷史數(shù)據(jù)。并將歷史數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫中。移動WEB監(jiān)測客戶端通過移動WEB監(jiān)測服務(wù)訪問數(shù)據(jù)庫，獲取調(diào)度管理數(shù)據(jù)和調(diào)度監(jiān)測數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)接口服務(wù)將數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)提供給其他系統(tǒng)應(yīng)用。

通信服務(wù)是整個系統(tǒng)平臺的基礎(chǔ)，通信服務(wù)的穩(wěn)定可靠將直接影響整個系統(tǒng)平臺的穩(wěn)定運行。

3 OPC通信技術(shù)的應(yīng)用

市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺核心使用冗余服務(wù)器架構(gòu)，系統(tǒng)部署有2臺通信服務(wù)器、2臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、1臺Web服務(wù)器以及1臺數(shù)據(jù)接口服務(wù)器，其中通信服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器均采用雙機集群系統(tǒng)構(gòu)建，通過磁盤陣列提供仲裁磁盤，使用本地局域網(wǎng)作為心跳網(wǎng)絡(luò)，集群系統(tǒng)可以確保1臺服務(wù)器發(fā)生故障后，自動切換到備用服務(wù)器，如圖2所示。

圖2 生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺核心架構(gòu)Fig．2 Core Architecture of System Platform of Production Scheduling

通信服務(wù)器通過SAS線連接至HP的磁盤陣列盤柜，仲裁盤盤符為X，容量為870 MB左右，通信集群采用微軟Windows Server 2003版本自帶的集群軟件構(gòu)建，形成雙機故障轉(zhuǎn)移集群。

市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺基于GPRS通信鏈路構(gòu)建，系統(tǒng)采用專用的具備固定 IP地址的Internet鏈路作為GPRS數(shù)據(jù)傳輸鏈路，站點同中心通過UDP進行數(shù)據(jù)交互，為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)通暢，需要將Internet地址上的UDP通信端口映射到中心的通信服務(wù)器。在本系統(tǒng)中采用UDP 7070端口實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，如圖3所示。

圖3 GPRS通信鏈路Fig．3 GPRS Communication Link

在整個系統(tǒng)中，通信服務(wù)器負責(zé)完成GPRS站點數(shù)據(jù)的接收，解析以及變量映射。通信服務(wù)器將數(shù)據(jù)從原始的UDP數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)換為變量，內(nèi)部變量同外部應(yīng)用程序之間的數(shù)據(jù)交接也通過OPC進行。OPC為各類數(shù)據(jù)之間的通信制定了統(tǒng)一的規(guī)范。

市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺中，共有兩類外部應(yīng)用程序，其中一類為InTouch組態(tài)軟件，包括FsGateway以及InTouch View界面顯示軟件。FsGateway是一個協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件，可以實現(xiàn)DDE、Suite Link、OPC協(xié)議的相互轉(zhuǎn)換，還可以把MX轉(zhuǎn)換成DDE、Suite Link、OPC協(xié)議，此次系統(tǒng)平臺采用的是將OPC協(xié)議轉(zhuǎn)換為Wonderware的Suite Link協(xié)議，提供InTouch view接收數(shù)據(jù)。另一類為數(shù)據(jù)庫送庫服務(wù)程序(OPC Client)。上述兩類程序通過OPC接口調(diào)用OPC變量并進行實時顯示以及數(shù)據(jù)入庫處理，如圖4所示。

圖4 外部應(yīng)用程序連接線路Fig．4 Connections of External Application

整個系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，實時數(shù)據(jù)采用InTouch View界面顯示軟件。為了實現(xiàn)多臺工作站數(shù)據(jù)共享，所有的工作站通過內(nèi)部局域網(wǎng)同通信服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)連通，每臺工作站上安裝InTouch View界面顯示軟件，通過Suite Link協(xié)議連接至通信服務(wù)器上安裝的Fsgateway軟件，從而實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)的接收、顯示。

數(shù)據(jù)入庫采用數(shù)據(jù)庫送庫服務(wù)程序(OPC Client)進行，送庫服務(wù)作為客戶端通過OPC協(xié)議訪問通信程序，獲取數(shù)據(jù)后將數(shù)據(jù)通過內(nèi)部局域網(wǎng)送至數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中進行數(shù)據(jù)處理后，提供web界面顯示。

通信服務(wù)程序采用多模塊分層設(shè)計，不同的軟件模塊間通過良好的數(shù)據(jù)互定義接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互以及數(shù)據(jù)的傳遞，如圖5所示。

圖5 通信服務(wù)程序多模塊分層設(shè)計Fig．5 Layered Design of Modules in Communication Service Program

4 應(yīng)用結(jié)果

原有多系統(tǒng)，多臺InTouch組態(tài)軟件分別接收、存儲數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)相對孤立。市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺采用通用的OPC技術(shù)，向下提供了許多通信接口，能夠兼容各類硬件設(shè)備，不必針對不同設(shè)備開發(fā)不同的接口程序。向上和外部應(yīng)用程序如InTouch組態(tài)軟件及SQL數(shù)據(jù)庫等具有良好的數(shù)據(jù)交互功能。通信服務(wù)器統(tǒng)一接收數(shù)據(jù)，統(tǒng)一入庫，實現(xiàn)數(shù)據(jù)集中管理，避免因為計算機硬件或者InTouch組態(tài)軟件故障導(dǎo)致數(shù)據(jù)中斷。另外市南公司生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)平臺核心部分采用冗余服務(wù)器架構(gòu)，通信服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器均采用集群技術(shù)，更好地保障了通信服務(wù)的穩(wěn)定可靠。