基于OPC的DCS與保護(hù)測(cè)控裝置的通訊方案探討

申亞東

【摘 要】本文主要基于OPC技術(shù)的特點(diǎn)，如何實(shí)現(xiàn)與其他測(cè)控裝置的數(shù)據(jù)傳輸問題，從而實(shí)現(xiàn)DCS和就地裝置的數(shù)據(jù)交換。

【關(guān)鍵詞】OPC；RSC9600；通訊方案

OPC-based communications solutions to explore DCS and protection and monitoring devices

Shen Ya-dong

(New Energy Nuclear Engineering Nuclear Industry Co., Ltd Taiyuan Shanxi 030012)

【Abstract】This article is mainly based on the characteristics of OPC technology, how to achieve data transfer issues with other monitoring devices, enabling data exchange DCS and local devices.

【Key words】OPC;RSC9600;Communications solutions

1. 引言

（1）隨著工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，工業(yè)控制軟件取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。各個(gè)智能設(shè)備的提供商為適應(yīng)目前自動(dòng)化控制發(fā)展的進(jìn)程，也開發(fā)了各自的工業(yè)控制軟件包，同時(shí)，對(duì)于大型工業(yè)企業(yè)來說，這些設(shè)備如何協(xié)調(diào)這些設(shè)備的底層通訊，便于集中控制，則是目前工業(yè)控制上的一個(gè)突出的問題。而OPC技術(shù)的出現(xiàn)則很好的解決了這些問題。

（2）OPC是Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control的縮寫，它是微軟公司的對(duì)象鏈接和嵌入技術(shù)在過程控制方面的應(yīng)用。

（3）OPC以O(shè)LE/COM/DCOM技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器模式，為工業(yè)自動(dòng)化軟件面向?qū)ο蟮拈_發(fā)提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法，從而也提高了系統(tǒng)的開放性和兼容性。

（4）襄垣電廠采取的是全廠DCS控制方式，應(yīng)用和利時(shí)自動(dòng)化公司提供的最新版本的控制系統(tǒng)軟件（MACSV 5.2.0），同時(shí)根據(jù)熱電廠母管制的工作模式，將整個(gè)DCS控制系統(tǒng)分為兩個(gè)域，以母管作為虛擬的分界線，通過兩個(gè)域?qū)θ珡S進(jìn)行集中控制。如此集中的控制方式，勢(shì)必存在如何統(tǒng)一各個(gè)子系統(tǒng)之間的通訊接口和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。而OPC統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，正是解決了這個(gè)問題。

（5）而鑒于襄垣電廠對(duì)于線路保護(hù)測(cè)控裝置與DCS系統(tǒng)的通訊連接，則很好的利用了OPC技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，將測(cè)控裝置的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)上傳到DCS的上位機(jī)，更加方便電氣運(yùn)行人員的監(jiān)控和操作。

2. OPC在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用

由于OPC技術(shù)的采用，使得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與系統(tǒng)的連接也更加簡(jiǎn)單、靈活、方便。因此OPC技術(shù)在國(guó)內(nèi)的工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，主要應(yīng)用領(lǐng)域如下：

（1）數(shù)據(jù)采集技術(shù)。目前硬件廠商提供的產(chǎn)品均帶有標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，OPC實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用程序和工業(yè)控制設(shè)備之間高效、靈活的數(shù)據(jù)讀寫，可以編制符合標(biāo)準(zhǔn)OPC接口的客戶端應(yīng)用軟件完成數(shù)據(jù)的采集任務(wù)。

（2）歷史數(shù)據(jù)訪問。OPC提供了讀取存儲(chǔ)在過程數(shù)據(jù)存檔文件、數(shù)據(jù)庫或遠(yuǎn)程終端設(shè)備中的歷史數(shù)據(jù)以及對(duì)其操作、編輯的方法。

（3）報(bào)警和事件處理。通過使用OPC技術(shù)，能夠更好的捕捉控制過程中的各種報(bào)警和事件并給予相應(yīng)的處理。

（4）數(shù)據(jù)冗余技術(shù)。OPC技術(shù)的使用可以更加方便的實(shí)現(xiàn)軟件冗余，而且具有較好的開放性和可互操作性。

（5）遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問。借助Microsoft的DCOM（分散式組件對(duì)象模型）技術(shù)，OPC實(shí)現(xiàn)了高性能的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪問能力，從而使得工業(yè)控制軟件之間的數(shù)據(jù)交換更加方便。

3. OPC與電氣保護(hù)裝置的銜接應(yīng)用

3.1 電氣測(cè)控保護(hù)裝置采用的是南瑞繼報(bào)廠商提供的RCS9600系列產(chǎn)品，分別為RCS-9624CN （適用于3-35kV電壓等級(jí)小電流接地系統(tǒng)或小阻抗接地系統(tǒng)中廠用變的保護(hù)測(cè)控裝置）和RCS-9626CN (適用于3-10KV電壓等級(jí)中高壓大型電動(dòng)機(jī)的保護(hù)測(cè)控)，該系列產(chǎn)品具備如下的測(cè)控功能：10路自定義遙信開；正常斷路器遙控分、合；高壓側(cè)IA、Ios、IC，P、Q、COSф等模擬量的遙測(cè)；開關(guān)事故分合次數(shù)統(tǒng)計(jì)及事件SOE等；可選配2路4~20mA模擬量輸出，替代變送器作為DCS電流、有功功率測(cè)量接口。

3.2 鑒于裝置提供的這些功能，可以使得MACSV自帶的OPC SERVER軟件根據(jù)實(shí)際監(jiān)控的需要，將保護(hù)裝置所采集的數(shù)據(jù)上傳。

4. 基于OPC的MACSV通信連接

MACSV針對(duì)第三方通信軟件，已開發(fā)相應(yīng)的OPC SERVER 與 OPC CLINET 軟件來實(shí)現(xiàn)與第三方的數(shù)據(jù)通信。

4.1 對(duì)于MACSV系統(tǒng)，其OPC系統(tǒng)具有如下的特點(diǎn)：

（1）支持OPC 1.0和2.0 規(guī)范。

（2）支持多個(gè)OPC客戶的連接。

（3）支持遠(yuǎn)程OPC通訊。

（4）客戶端可以根據(jù)需要選擇同步或異步通訊方式。

（5）在客戶端與服務(wù)器建立資料回調(diào)后，DCS 的資料變化可以及時(shí)快速的傳遞到OPC客戶端。

（6）通過周期讀取DCS數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)更新服務(wù)器的數(shù)據(jù)緩存。

（7）支持DCS多域。

（8）客戶端可以寫數(shù)據(jù)到DCS數(shù)據(jù)庫內(nèi)。根據(jù)南瑞的要求，MACSV系統(tǒng)應(yīng)用的OPCserver 1.1.0版本，并對(duì)服務(wù)器及客戶端進(jìn)行相應(yīng)的配置。

圖14.2 服務(wù)器端設(shè)置（見圖1）。同時(shí)設(shè)置UDP端口為7315，域號(hào)為1。對(duì)于遠(yuǎn)程訪問OPC服務(wù)器，需要在客戶和服務(wù)器計(jì)算機(jī)上都進(jìn)行DCOM設(shè)置。配置方法如下：

4.3 通信配置。通信配置需要對(duì)通道、設(shè)備、組，逐級(jí)進(jìn)行配置。

（1）通道配置：

A.在OPCServer軟件配置中點(diǎn)擊添加通道，選擇相應(yīng)的通訊協(xié)議，我們用的串口協(xié)議，所以在添加通道的第二步中選擇modbus_c，根據(jù)南瑞提供的測(cè)控信息表的項(xiàng)目說明，描述對(duì)應(yīng)的測(cè)點(diǎn)項(xiàng)目（見圖2～圖4）。

圖2

圖3

圖4B.因?yàn)檫x擇串口協(xié)議，所以需要對(duì)串口進(jìn)行參數(shù)設(shè)置。配置完成后就可以從通道屬性中查看通道屬性（見圖5）。

（2）設(shè)備配置。

A.同樣，在添加設(shè)備時(shí)，軟件也會(huì)有同樣的設(shè)置向?qū)е敢銓?duì)應(yīng)的設(shè)備地址、設(shè)備名以及設(shè)備描述進(jìn)行設(shè)置。但需要注意的是，設(shè)備地址需要和南瑞設(shè)備內(nèi)部設(shè)置的地址一一對(duì)應(yīng)，不可存在地址沖突的現(xiàn)象，以防數(shù)據(jù)無法上傳。設(shè)置完成后，信息欄下會(huì)自動(dòng)生成組別（見圖6）。

B.然后，右鍵點(diǎn)擊組名，進(jìn)入屬性選項(xiàng)，彈出組屬性對(duì)話框，根據(jù)南瑞廠商提供的關(guān)于RCS9624CN以及RCS9626CN保護(hù)測(cè)控裝置提供的信息表，在組屬性中填寫各個(gè)設(shè)備對(duì)應(yīng)的不同的信息。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備的情況，產(chǎn)品配置如下（見圖7）。

圖5

圖6

圖7

圖8

圖9

圖10C.針對(duì)某一設(shè)備其遙測(cè)和遙信的參數(shù)如下（見圖8）。

D.根據(jù)如上的信息表將參數(shù)一一輸入對(duì)應(yīng)設(shè)備的組屬性中（見圖9）。

圖11

圖12E.完成全部設(shè)置后，每個(gè)設(shè)備信息狀態(tài)可以在窗口中讀到（見圖10）。

4.4 OPC運(yùn)行。完成以上的設(shè)置并對(duì)各個(gè)通道進(jìn)行完測(cè)試之后，還需將OPC的組名在MACSV中配置相應(yīng)的量點(diǎn)，同時(shí)OPCCLINET可以通過excel表格的形式將數(shù)據(jù)讀入。運(yùn)行步驟如下：

（1）開啟OPCCLINET軟件，通過這個(gè)客戶端軟件，連接OPC服務(wù)器，刷新列表后，選擇對(duì)應(yīng)的服務(wù)器（見圖11～圖12）。

（2）連接成功后，通過OPCCLINET窗口的打開快捷圖標(biāo)，打開事先做好的excel文件，在網(wǎng)絡(luò)連接正常的基礎(chǔ)上，可以將數(shù)據(jù)傳輸上來，并上傳到DCS的畫面上（見圖13）。

圖135. 結(jié)束語

利用OPC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，通過MACSV配置的OPC SVERVER軟件實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備和系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)傳輸，通過這樣的方式，與通過就地變送器和開關(guān)到位信號(hào)的硬接線傳輸比較，減少了中間環(huán)節(jié)，同時(shí)也減少了隨之而來的出錯(cuò)環(huán)節(jié)，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?；另一方面，也加?qiáng)了維護(hù)工作的集中性，提高了工作效率。因此利用保護(hù)裝置本身較強(qiáng)的通訊功能和OPC統(tǒng)一接口的優(yōu)勢(shì)解決了遠(yuǎn)動(dòng)設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸問題。

參考文獻(xiàn)

［1］ OPC技術(shù)應(yīng)用 OPC協(xié)會(huì)技術(shù)委員會(huì)2006.

［2］ MACSV OPC 通訊.

［3］ RCS-9624CN、RCS-9626CN保護(hù)測(cè)控裝置說明書.

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