基于OPC技術的煤化工生產監測數據采集系統的應用

彭繼國 張文波 楊木易(兗礦集團信息化中心， 山東 濟寧 273500)

基于OPC技術的煤化工生產監測數據采集系統的應用

彭繼國 張文波 楊木易(兗礦集團信息化中心， 山東 濟寧 273500)

本文介紹了OPC技術在兗礦集團煤化工企業生產監測數據采集系統中的應用。針對不同型號、不同廠家的DCS系統，利用OPC技術實現不同DCS系統間的數據采集。經實際運行，數據采集實時性、可靠性高，效果良好。

OPC;OPCServer;封裝;標準數據接口;數據采集

兗礦集團現有煤化工基地3處，煤化工企業10余家，企業建廠時間從20世紀60年代到最近幾年不等。各企業之間地理位置分散，且采用的工業自動控制系統種類繁多，給生產監測數據采集帶來了諸多不便。

隨著集團煤化工產業的擴大和管理水平的提升，迫切需要將分散在各地的煤化工企業的生產監測數據進行采集上傳，由集團化工公司統一管理。因此，在原有系統的基礎上，將不同系統融合在一起，實時采集、存儲和上傳勢在必行。本文綜述了一個在不改變各企業現有工業自動控制系統的情況下，利用OPC技術實現的數據采集系統。

1 OPC數據通訊技術

OPC全稱是OLE for Process Control，它的出現為基于Windows的應用程序和現場過程控制應用建立了橋梁。在過去，為實現不同生產裝置的DCS系統和數據采集接口之間的數據通信，要花費大量時間去開發專用的通信接口程序。在這種情況下，OPC標準應運而生。OPC標準以微軟公司的OLE技術為基礎，以OLE/COM/DCOM機制作為應用程序級的通信標準，采用Client/Server模式，把開發訪問接口的任務放在硬件生產廠家，以OPC服務器的形式提供給用戶。

兗礦集團采用的是Wonderware公司的FactorySuiteA2自動化軟件平臺，其組態軟件需要通過驅動程序與工業設備通信，而不同的設備之間往往需要不同的驅動程序，這既會增加開發成本，也不利于設備升級，在系統的兼容性方面也存在問題。而利用OPC技術，則可以解決上述問題。

OPC技術的實現包括OPC服務器(Server)部分和OPC客戶應用(Client)部分。OPC服務器在現場收集設備數據，將信息通過OPC標準接口發送到OPC客戶端，符合OPC標準的客戶端應用可以訪問來自不同廠商的OPC服務器，解決了軟、硬件廠商的矛盾，完成了系統集成，提高了系統的開放性和可互操作性。

2 OPC技術在數據采集系統中的應用

2.1 利用OPC技術對原有DCS系統數據采集進行改進

兗礦煤化公司下屬企業現有ABB、艾默生、浙江中控、HoneyWell等廠家DCS系統、PLC系統共計40余套，通訊方式有OPC、DDE等。采集的能源計量監測點1200余點，生產監控關鍵點7000余點。

在硬件結構改進上，在每個系統數據采集節點單獨增加一臺數據采集終端，采用雙網卡方式聯網：一塊網卡與現場DCS系統工程師站通過防火墻連接，另一塊網卡與ECC服務器連接。這種聯網方式能將現場DCS工程師站與ECR實時數據庫系統隔離開來，防止DCS系統受到其他系統的干擾和破壞。系統數據采集終端上運行ECDA數據采集軟件，功能是采集現場數據，并實時保存到ECR實時數據庫中。

由于ABB等廠家的DCS系統建設時間較早，采用的是DDE通訊方式，數據通訊速率僅為5點/秒，當采集的數據量大于1000點時，很難保證通訊的速率和數據傳輸質量，相比較OPC通訊方式而言，在傳送速度的優越性上是較為落后的。下圖為DDE和OPC數據傳輸性能實驗結果。

圖1 利用DDE和OPC的數據傳送性能實驗結果

在軟件結構改進上，如果單獨針對不同類型通訊方式進行軟件接口開發，工作量很大。因此我們應用OPC技術對各種不同類型DCS系統的數據訪問方式進行了統一，通過開發基于COM/DCOM的標準數據訪問接口，保證了采集接口的穩定性。同時針對網絡出現故障的情況，開發了IO數據緩存應用，保證了網絡中斷時數據緩存和網絡恢復時的數據續傳，確保了數據的完整性。圖2為應用OPC技術重新開發的應用于DDE通訊方式下的DCS數據采集系統架構圖。

圖2 應用于DDE通訊方式下DCS數據采集系統架構圖

圖中，ECDA數據采集模塊用于DCS數據的采集；RdbOpc模塊用于提供標準的OPC數據訪問接口；ECC OPC客戶端程序可以完成數據的離線緩存和恢復上傳等功能。具體的開發包括ECC OPC客戶端接口的開發和封裝的OPC Server的開發。整套軟件采用VC++10．0(VS2010)開發，在Windows2008，Windows7下測試通過，也可運行在滿足要求的Windows2003和Windows XP下。

2.2 ECC OPC客戶端接口軟件的直接應用

兗礦煤化工企業中，大部分生產裝置(例如尿素裝置使用浙江中控的ECS-100)使用的DCS控制系統提供了OPCServer軟件包，對這樣的DCS系統的數據采集，可以直接使用ECC的OPC客戶端接口軟件來進行。

在安裝時，首先要完成OPC基金會核心分發包的安裝注冊，包含有Opcenum(OPC Server枚舉服務)和OPC Server的底層DCOM組件動態鏈接庫(opccomn_ps．dll，opcproxy．dll， opchda_ps．dll， opc_aeps．dll)。并且要對服務器端的RdbOpc的DCOM屬性進行配置才能正常通訊。圖3為應用OPC客戶端采集數據開發并實際運行的某尿素裝置合成塔壓力趨勢圖。2.3 ECC OPC客戶端接口軟件配合封裝的OPCServer的應用

在煤化工生產裝置中，還有一部分裝置的DCS沒有提供OPCServer服務(例如空分裝置采用的ABB的Bailey infi90)，而是采用DDE通訊方式。對于這類沒有加載OPCServer軟件包的DCS系統，首先要對DDE通訊進行OPCServer封裝，然后再通過ECC的OPC客戶端接口軟件進行數據通訊。由于OPC具有DDE不可比擬的傳輸優勢，使得采用OPC技術后，從DCS中采集的能源管理和生產監控等數據的質量、頻率、實時性、準確性都得到了很大程度的提高。圖4、圖5為采用OPC技術后，某工廠空分裝置數據氧氣量趨勢圖和能源流向分析。

3 結語

OPC技術和標準已經被廣泛應用于工業自動化和監控領域，通過應用OPC技術，提高了兗礦集團煤化工企業從各種不同類型的DCS系統中采集能源和生產數據的通訊性能，極大地減輕了開發和維護的工作量。本文闡述的基于OPC技術的化工企業生產監測數據采集系統已經在兗礦集團正式投運，運行良好。

圖3 尿素裝置合成塔壓力趨勢圖

圖4 空分裝置氧氣量趨勢圖

圖5 能源流向分析圖

彭繼國(1979-)，男，漢，山東菏澤人，本科,兗礦集團信息化中心自動化部部長。