OPC技術(shù)在基于Wincc的選煤廠實時監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱正軍

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

OPC技術(shù)在基于Wincc的選煤廠實時監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

朱正軍1,2

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術(shù)研究中心，河北 唐山 063012)

在Wincc平臺上采用OPC技術(shù)，將選煤廠中來自不同廠家、使用不同控制器的設(shè)備或子系統(tǒng)集成，即可架構(gòu)統(tǒng)一的實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對全廠設(shè)備運行情況的實時監(jiān)控。就山西興縣東風(fēng)選煤廠的實時監(jiān)控系統(tǒng)來說，只需編寫一個Wincc程序，就可實現(xiàn)對集中啟停車系統(tǒng)、密度控制系統(tǒng)、浮選自動加藥系統(tǒng)等的實時監(jiān)控，既能降低開發(fā)工作量和成本，又便于管理操作，且擴展十分方便。

OPC技術(shù)；Wincc組態(tài)軟件；實時監(jiān)控系統(tǒng)

根據(jù)我國煤炭工業(yè)規(guī)模化、集約化發(fā)展要求，選煤廠規(guī)?；⒀b備大型化、生產(chǎn)自動化成為選煤工業(yè)的發(fā)展方向，大型、可靠、自動化選煤技術(shù)成為主要發(fā)展趨勢[1]。目前，我國選煤廠已經(jīng)出現(xiàn)各種各樣的自動化設(shè)備和系統(tǒng)，如跳汰機、濃縮機、壓濾機集中啟停車控制系統(tǒng)，密度控制系統(tǒng)，浮選自動加藥系統(tǒng)[2]等。這些設(shè)備和方案往往來自不同的廠家，采用不同品牌的控制器和儀表，且配備有各自的上位機監(jiān)控程序。如果對每個系統(tǒng)都單獨監(jiān)控，既不便于管理，又浪費資源，還會增加設(shè)計人員的工作量。如何方便、快捷地架構(gòu)一個完善的實時監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有設(shè)備的監(jiān)控和操作是一個亟待解決的問題。OPC技術(shù)與Wincc組態(tài)軟件的聯(lián)合應(yīng)用能夠很好的解決這個問題[3]。

1 OPC技術(shù)的應(yīng)用特點

1.1 OPC技術(shù)概述

OPC是Object Linking and Embedding for Process Control的縮寫，即把OLE應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，它不是純粹的硬件或軟件，而是一種標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。OPC規(guī)范的實質(zhì)包括服務(wù)器和客戶端兩部分，服務(wù)器的功能是與下位機進行數(shù)據(jù)交換，其中包含大量的通訊程序和數(shù)據(jù)存貯程序[4]，同時提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，供客戶端程序使用。程序接口實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化后，軟件商只需開發(fā)面對服務(wù)器的程序，而不用針對不同的硬件設(shè)備開發(fā)不同的硬件驅(qū)動程序[5]。OPC系統(tǒng)配置示意圖如圖1所示。

圖1 OPC系統(tǒng)配置示意圖

OPC服務(wù)器軟件和設(shè)備由設(shè)備廠家提供，OPC客戶端程序既可以自己開發(fā)，又可以使用現(xiàn)有的監(jiān)控組態(tài)軟件編寫，配置好客戶端與服務(wù)器端的OPC接口即可實現(xiàn)實時通訊[6]。只要符合OPC服務(wù)器的規(guī)范，OPC客戶端都可與其進行數(shù)據(jù)交互，而無需了解設(shè)備究竟是PLC還是儀表[7]；甚至可以在數(shù)據(jù)庫上建立OPC規(guī)范，使OPC客戶與其進行數(shù)據(jù)交互。通過標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，不同制造商的設(shè)備和應(yīng)用程序能以統(tǒng)一的方式相互結(jié)合。

1.2 Wincc作為OPC客戶端的優(yōu)勢

在以往的選煤廠集中控制系統(tǒng)設(shè)計中，Wincc的穩(wěn)定性和強大功能已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。它提供了所有最重要的通訊通道，除了用于連接到Simatic S5/S7/505控制器的通訊專用通道外，還有如OPC、Profibus-DP/FMS和DDE等非專用通道[8]。由于主流的控制器制造商都為其硬件提供了相應(yīng)的OPC服務(wù)器，因而事實上可以不受限制地將各種硬件連接到Wincc。只要裝上相應(yīng)的OPC服務(wù)器軟件，就可使用Wincc作為客戶端通過OPC通道訪問服務(wù)器數(shù)據(jù)。而且Wincc本身既可以作為OPC客戶端，又可以作為OPC服務(wù)器，十分便于擴展[9]。

采用Wincc和OPC功能編寫上位機程序，既保留了Wincc運行穩(wěn)定、操作簡單、運行界面友好的特點，又能與任何支持OPC功能的控制器或智能儀表進行通訊。由于主流的控制器都支持OPC功能與以太網(wǎng)通訊，程序開發(fā)人員無需掌握種類繁多的組態(tài)軟件，只需編寫一個Wincc程序，通過OPC功能將不同的系統(tǒng)集成即可，大大降低了軟硬件的成本投入。如果有更多的設(shè)備加入系統(tǒng)，硬件上只需增加一根網(wǎng)線，軟件上安裝該設(shè)備相應(yīng)的OPC服務(wù)器軟件即可。

2 實時監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)

以山西興縣東風(fēng)選煤廠的實時監(jiān)控系統(tǒng)為例，詳細(xì)說明OPC技術(shù)與Wincc組態(tài)軟件的聯(lián)合應(yīng)用情況。該選煤廠是一座原煤洗選能力為1.20 Mt/a的煉焦煤選煤廠，采用重介選煤工藝。在實時監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計中，上位機采用西門子公司的Wincc6.2組態(tài)軟件，需要監(jiān)控的設(shè)備包括羅克韋爾公司和西門子公司兩個品牌不同的控制器，即集中啟停車系統(tǒng)、密度控制系統(tǒng)、浮選自動加藥系統(tǒng)使用的是羅克韋爾公司的控制器，濃縮機使用的是西門子200控制器。

在監(jiān)控系統(tǒng)中，Wincc作為客戶端，羅克韋爾公司的RSLinx軟件[10]和西門子公司的Pc Acess軟件分別作為服務(wù)器，其中Rslinx用于監(jiān)控集控、密控、浮選自動加藥系統(tǒng)中的下位機數(shù)據(jù)，作為OPC的服務(wù)器1；Pc Acess用于監(jiān)控由西門子200控制器控制的濃縮機的運行數(shù)據(jù)，作為OPC服務(wù)器2。客戶端與服務(wù)器之間通過OPC通道交換數(shù)據(jù)。為實現(xiàn)對有關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的統(tǒng)一監(jiān)控，在組態(tài)軟件Wincc6.2的基礎(chǔ)上，結(jié)合OPC技術(shù)編寫上位機監(jiān)控程序。實時監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 實時監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

在工控機上安裝好Wincc、Rslinx和Pcacess軟件，接下來主要介紹Wincc和RSLinx的OPC通訊過程，總的來說可以分為五步，具體步驟如下：

第一步：在Wincc中添加OPC驅(qū)動程序，如圖3所示。

第二步：新建驅(qū)動程序連接，如圖4所示。

圖4 添加驅(qū)動程序連接

第三步：指定系統(tǒng)參數(shù)，如圖5所示。

圖5 指定系統(tǒng)參數(shù)

第四步：通過Rslinx連接各子系統(tǒng)中的1769-L32E、1769-L33、1766-L32aa控制器。RSLinx 配置好后，在Wincc里新建用于監(jiān)控的變量。RSLinx與羅克韋爾公司PLC的通訊，參照相關(guān)操作說明處理。

第五步：OPC變量在Wincc變量中屬于外部變量，系統(tǒng)要求提供外部變量的參考地址，即要進行OPC 通訊的數(shù)據(jù)的地址。利用RSLinx的Edit菜單下的Copy DDE/OPC Link功能，找到要通訊的地址的OPC 鏈接格式。連接方法如圖6所示。

圖6 連接OPC變量

完成上述五個步驟后，Wincc就可以作為OPC客戶端，通過Rslinx服務(wù)器監(jiān)控并操作集控、密控、浮選自動加藥系統(tǒng)。同理，Wincc也可通過Pcacess監(jiān)控使用西門子200控制器的濃縮機運行狀況。

3 結(jié)語

通過OPC技術(shù)將羅克韋爾公司和西門子公司不同系列的控制器集成到一個實時監(jiān)控系統(tǒng)中，解決了不同廠家設(shè)備難以集中監(jiān)控的難題。這樣不但降低了硬件成本，而且減小了軟件開發(fā)的工作量，便于用戶操作使用。隨著選煤廠自動化程度的提高，必將有更多的設(shè)備和系統(tǒng)需要加入到實時監(jiān)控系統(tǒng)，該技術(shù)也將得到更廣泛的應(yīng)用。

[1] 程宏志.發(fā)展煤炭洗選 促進節(jié)能減排[C]//《選煤技術(shù)》編輯部. 2014 年全國選煤學(xué)術(shù)交流會論文集. 唐山：《選煤技術(shù)》雜志出版社，2014:1-4.

[2] 史記錄，朱正軍.浮選自動加藥裝置的研制與應(yīng)用[J].選煤技術(shù)，2014(3).

[3] (德)馬 科. OPC統(tǒng)一架構(gòu)[M]. 馬國華，譯.北京:機械工業(yè)出版社，2012.

[4] 范文慶，周彬彬，安 靖. Windows API開發(fā)詳解[M]. 北京:人民郵電出版社,2011.

[5] 施 仁.自動化儀表與過程控制(第五版)[M].北京:電子工業(yè)出版社，2011.

[6] 蘇昆哲.深入淺出西門子WINCC V6[M]. 北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2005.

[7] 劉華波，王 雪，何文雪,等.組態(tài)軟件Wincc及其應(yīng)用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2009.

[8] 廖常初. S7300/400PLC應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[9] 梁綿鑫,邊春元.Wincc基礎(chǔ)及應(yīng)用開發(fā)指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.

[10] 錢曉龍，趙 強，李成鐵.ControlLogix系統(tǒng)組態(tài)與編程：現(xiàn)代控制工程設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2013.

The application of OPC in the real-time monitoring system based on Wincc of coal preparation plant

ZHU Zheng- jun1,2

(1. China Coal Technology & Engineering Group Tangshan Research Institute Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063012,China; 2.Coal Preparation Engineering & Technology Research Center of Hebei Province, Tangshan, Hebei 063012,China)

Equipment operation can be real-time monitored by a system with OPC on the Wincc platform. This integrated system consists of different device or subsystem that use different controllers in coal preparation plant. In Dongfeng coal preparation plant of Xing county of Shanxi province, all that is needed to program a Wincc, so that real-time central control system monitoring is achieved, such as start-up and shut-down system, density control system, automatic flotation reagent adding system and so on. It is easy to manage coal preparation plant and expand system as well as can reduce cost and workload.

OPC; configuration software of Wincc；real -time monitoring system

TD948.9

A

1001-3571(2015)04-0079-03

2015-04-07

10.16447/j.cnki.cpt.2015.04.022

朱正軍(1987—)，男，湖北省荊州市人，助理工程師，碩士，從事選煤廠電氣控制和供配電設(shè)計調(diào)試工作。

E-mail：18633966869@126.com Tel：18633966869