OPC技術在轉爐自動化系統中的應用

趙曉亮

摘要：在煉鋼過程中，采用轉爐自動化控制系統能夠提高鋼鐵生產效率、降低生產成本和減輕工人的勞動強度，從而為實現生產更多高附加值產品打下堅實的基礎。目前，科學技術、通訊電子技術和人工智能管理技術在鋼鐵生產中應用廣泛，數據采集準確，為更好地實現轉爐自動化控制系統的研究提供了有利條件。在該系統中配備了1臺計算機單獨工作，從而可在現有操作系統的基礎上，利用OPC技術實現網站之間的互訪。這有利于以最少的投資收獲最大的效能。為此，本文就針對OPC技術在轉爐自動化系統中的應用展開分析與探討。

關鍵詞：OPC技術;轉爐自動化系統;應用

導演：

本文首先簡單介紹了OPC技術和OLE三層接口技術，OPC技術在轉爐自動化控制系統的運行中起到了至關重要的作用。并分析了OPC技術在轉爐自動化系統中存在的主要問題，最后探討了轉爐自動化控制系統的基本配置、硬件、軟件等方面的內容。將OPC技術運用到鋼鐵生產中，可提高鋼材的生產效率。該系統的應用有利于滿足生產需求，促進我國鋼鐵產業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 OPC和OLE三層接口技術的概述

1.1 OPC技術概述

OPC（OLE for Process Control）建立在OLE規(guī)范之上，為工業(yè)控制領域提供了一種標準訪問機制。OPC規(guī)范包括OPC服務器和OPC客戶機兩個部分，實質是在硬件供應商和軟件開發(fā)商之間建立一套完整的“規(guī)則”。只需遵循這套規(guī)則，數據交互對兩者來說都是透明的，硬件供應商無需考慮應用程序的多種需求和傳輸協議，軟件開發(fā)商也無需了解硬件和操作過程。WinCC可作為OPC服務器和OPC客戶機，在1臺計算機安裝WinCC時，會自動添加OPC服務器、OPC通信驅動程序、OPC條目管理器等OPC組件。

OPC技術有其工業(yè)標準，包括一整套的接口和屬性的標準集。由于以往每個應用軟件的開發(fā)商為了存取現場設備的數據都需要重新編寫專用接口函數，但現場設備中的數據復雜，且產品常常升級，這對數據編寫造成了嚴重的影響。因此，OPC技術應運而生。該技術具有高效性和開放性，且安全、可靠，是一種即插即用的設備驅動程序，可為廣大系統使用者帶來便利。該技術的產生有效地建立了現場控制與應用程序之間的橋梁，可實現過程自動化控制?，F已建立OPC基金會管理，世界上重要的自動化控制系統或儀器過程控制系統都是基金會會員。

1.2 OLE三層接口技術概述

OLE技術應用于微軟公司，通過一套標準的OLE/COM接口完成。OLE是自動化標準接口，其可自動調用OLE技術，允許多臺計算機之間進行文檔和圖形的交換。OLE機制的基礎是COM，其是為了實現與編程語言無關的對象而制定的，可以不受程序限制訪問，且可在兩個應用程序之間進行接口通訊。

2 OPC技術在轉爐自動化系統中存在的主要問題分析

某鋼鐵集團公司第一煉鋼廠100t轉爐控制系統（圖1）包括主體系統和二文重砣系統（以下簡稱二文系統）。

主體系統是以PLC+PC為基礎、儀控電控為一體的分散型控制系統，完成對設備的控制、計算、連鎖等功能，其中人機界面集中顯示設備各種狀態(tài)和鋼水溫度、重量等工藝參數。復吹、氧槍傾動、汽化系統等6臺S7-400 PLC組成主干環(huán)網，使用CP443-1模板、OSM交換機、光纖與雙絞線等設備，建立工業(yè)以太網。操作員站、工程師站計算機通過普通以太網卡或西門子CP1613網卡等連接至OSM，安裝STEP7、WINCC等軟件?，F場總線為PROFIBUS-DP網絡，復吹、氧槍傾動等6個系統有各自的DP網絡，遠程站為現場操作箱、料位計、變頻器等;二文系統是單獨的控制系統，專用于轉爐煙道喉口壓力調節(jié)，系統使用獨立的S7-300 PLC，PLC和電氣柜安裝在現場49m高層平臺，在主控室布置1臺工控機，硬件使用西門子CP5611網卡，安裝STEP7、WINCC等軟件。二文系統WinCC項目中僅有的一個畫面用于顯示液壓泵啟動停止、重砣位置等二文系統狀態(tài)，使用PROFIBUS通信。轉爐主體系統操作站使用頻繁，兩臺計算機不能滿足需要。二文系統WinCC項目的變量與畫面均較少且不需要經常操作，為其單獨配置1臺計算機，不能充分發(fā)揮計算機效能。因此設想在現有硬件基礎上，實現工業(yè)以太網站點與PROFIBUS站點之間網絡互訪，充分發(fā)揮各操作站計算機效能，投資小、效果好。利用WinCC中的OPC功能實現網絡站點完全互訪。

3 OPC技術在轉爐自動化系統中的應用

基于OPC技術的轉爐自動化控制系統需要完成2部分操作：①在主體系統操作站界面中增加二文重砣系統，并且保證此操作站能訪問二文重砣系統PLC系統;②需要將二文重砣系統擴充為主體系統的操作站，最終實現兩套系統的相互訪問和有效結合。

3.1 系統的硬件連接

如上圖所示，“操作站3”即二文重砣系統操作站，帶有以太網卡，用網線連接了轉爐環(huán)網的交換機?！安僮髡?”升格為OPC服務器，配有雙網卡。二文重砣系統通過網卡采集變量，設置OPC為服務器，用以太網卡連接轉爐環(huán)網，從而使“主控室”“操作站1”“操作站2”得以訪問。

3.2 系統的軟件配置

基于OPC技術，轉爐自動化控制系統在軟件配置方面需要建立以太網連接和進行系統變量、歸檔報警等，這是因為二文重砣系統變量數目少于主體系統。因此，可將“操作站1”的項目內容直接挪用至“操作站3”，以減少復雜系統開發(fā)研究帶來的巨大工作量。此操作可完成轉爐對6臺PLC的訪問，可將“操作站3”中計算機的IP地址設為合適的網段，從而實現轉爐的自動化生產。此外，還可建立二文重砣系統的變量，并在此基礎上研發(fā)新型項目，實現系統的各種功能以及“操作站3”對主體系統和二文重砣系統的全面訪問。

3.3 系統中OPC功能的配置

在該系統中，使用OPC技術才能更好地實現操作站對二文系統的有效訪問，操作步驟如下：2.3.1確認各操作站內安裝的軟件，確認“操作站1”與“操作站3”之間的網絡地址是否處于同一工作組內，以確保兩個操作站可以相互訪問。2.3.2為了設置最低安全級別，對所有人設置了訪問權限，可避免因權限引發(fā)的問題。在“操作站3”中配置DCOM系統，開始運行指令，選中“OPC Server”設置屬性，在復選框中選擇“none”和“Anonymous”。2.3.3對“操作站1”進行OPC功能設置，實現“操作站1”到“操作站3”的二文重砣系統的變量訪問，即通過右鍵點擊“資源管理器”，找到“變量管理器”后添加驅動程序，選擇相對應的系統參數，出現一系列服務器列表可供選擇時，即可訪問所有站點;在服務器列表中，選擇“操作站3”的計算機，在定義下的服務器中選擇子菜單，通過點擊子菜單中的“服務器”按鈕，得到所需的變量;在二文重砣系統中選中一個變量，經過確認后可進行新變量的設定。2.3.4將二文重砣系統操作界面加入“操作站1”的項目中，通過系統的有效拷貝，界面中的變量可以通過上述方式建立，完成從服務器中讀取變量數據的任務。此外，可通過OPC技術實現自動化系統間的網絡互訪功能。

4 結語

綜上可知，在傳統煉鋼技術的基礎上，融入新型的現代化技術，研究出基于OPC技術的轉爐自動化控制系統，可優(yōu)化煉鋼工藝的自動化進程。所以，應圍繞該技術的整體化需求規(guī)范其操作流程，強化自動化系統的功能，從而實現最好的運行效果。本文對某鋼鐵生產系統進行了深入研究，針對轉爐自動化系統存在的問題，通過完善轉爐自動化控制系統，對工藝過程中的變量及參數進行實時監(jiān)控，提高了集團的鋼鐵產量和鋼鐵質量，降低了集團發(fā)展的運營成本，為早日實現產業(yè)國際化打下了基礎。

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