張河灣電站監控系統改造過程中OPC的設計與應用

朱傳宗，張 甜，王宗收，趙 鈺，趙雪鵬

（河北張河灣蓄能發電有限責任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣監控系統改造遵循“統一規劃、分步實施、安全可靠、技術先進”的原則，監控系統的技術升級以不影響電廠正常的安全生產為前提，新的監控系統除具備原老系統的全部功能外，還將在安全控制策略、數據統計分析、成組控制、畫面展示、培訓仿真等方面具備更出色的功能。

前期的AVC子站項目的成功應用對我廠上位機系統改造可行性進行了驗證。此次監控系統改造由于檢修工期的限制，只能分步實施，首先進行監控系統上位機系統的升級改造。先逐臺完成現地控制單元LCU與新監控系統的接入試驗，試驗完成后LCU即刻恢復接入原系統；在所有LCU接入試驗完成后，一次性將全部LCU接入新監控系統。新監控系統作為主用方式運行，阿爾斯通原上位機系統作為備用方式運行，兩個系統并列運行，通過控制權限切換選擇實現新老系統主備在線切換。下位機改造結合以后的檢修工期逐臺進行改造，這樣就造成上位機已經改造，而下位機還未進行改造的局面，上位機與下位機數據交換困難，此時就用到了具有高效性、可靠性、開放性、可互操作性的即插即用的設備驅動程序OPC，為硬件制造商與軟件開發者之間提供了一座橋梁 。

1 OPC結構設計

圖1是我廠的OPC網絡通信結構，OPC工作站通過網絡交換機連入監控系統S8000環網中，從而實現與下位機的數據交互；OPC工作站通過通信服務器與上位機連接，實現與上位機的數據交換；另外通信服務器各自連接了2個OPC工作站，作為一個冗余設置，當1臺OPC工作站故障可切換至另1臺OPC工作站。

圖1 張河灣OPC網絡通信結構

我廠設計的OPC通信服務器是基于OPC的客戶端接口轉IEC-104子站與通信工作站相連。NC2000監控平臺運行在Linux平臺下，操作系統無法開發基于Windows COM組件的OPC通信接口，為在調度側通信的統一，南瑞特開發了OPC客戶端轉IEC60870-104子站通信規約軟件，從而建立起OPC與上位機的數據聯系。

OPC服務器與OPC客戶端之間的通信是雙向的，一方面，OPC客戶端可以按照常規途徑挨個調用OPC服務器對象提供的接口來尋求服務；另一方面，OPC服務器對象通過出接口給客戶發送通知、事件或者請求。從OPC服務器來看，入、出接口分別完成這兩個不同方向的通信過程；從OPC客戶端來看，分別由客戶代碼和接收器來完成這兩個不同方向的通信。整個通信由3個既獨立又相關的部分組成，即OPC服務器對象、OPC客戶程序和客戶端接收器。

2 OPC配置與應用

2.1 OPC服務器配置

在OPC服務器中運行KEPServerEX 6 Configuration軟件，配置上下行數據測點。

（1）在KEPServerEX 6 Configuration軟件中增加通道，以LCU1為例。

打開軟件后，選擇連接性，點擊新建通道按鈕，彈出通道設置界面，選擇所使用設備的PLC類型，點擊下一步然后將通道設置為LCU1，以下根據彈窗指示填寫即可。

（2）在LCU1中添加設備

選擇添加設備按鈕，即彈出添加設備向導窗口，首先命名設備名稱，點擊下一步，選擇CPU類型，點擊下一步填入LCU IP地址，下面根據頁面指示點擊下一步即可。

（3）在server端增加測點（此處采用Excel導入方法）

1）選擇lcu1，DEVE，點擊右側添加標記，填入Name，Address，選擇數據屬性，根據實際需要選擇read或者write，點擊確定。

2）導出點表

在lcu1下的DEVE處單擊右鍵，選擇導出CSV，在excel中批量加入點表（note：開關量一般選擇bool型），點表順序要和NC 3.0中的順序一樣，這樣才能保證上位機NC 3.0系統與OPC數據一一對應，若在配置過程中發現點表中間某一點有問題，可以將這一點設為備用點，將正確的點在點表后面錄入，這樣到時只需要在上位機數據庫最后添加相應的點即可，防止了在更改過程中點表發生錯亂的情況。

圖2 server端增加測點

3）導入點表

在LCU1下的DEVE處單擊右鍵，選擇導入CSV。

4）保存

點擊保存按鈕即可。

（4）在OPC client端增加測點（此處采用Excel導入方法）

1）在client軟件中LCU4（根據實際選）單擊右鍵，選擇New Item。

2）左側選擇lcu4-Dev1，右側選擇需要增加的測點（通過shift鍵選擇連續測點）選擇測點后，點Add Leave點OK，然后進行保存。

圖3 client端加入測點

3）在～OPC-104 opc_dbOPC_104 Slave.csv（OPC_104 Slave同主程序文件名）文件中配置通信測點配置文件，其中開關量、模擬量配置較為簡單。

①遙控遙調

大排行號（一般從1開始）與主站側drvconfig下的遙控遙調相對應，類型選bool型，DO/AO.正文長度，特征碼，命令來源，lcu號，控制性質，控制對象需與PLC中RECV段相對應。且*.csv中的控制變量lcu3.Dev1.LCU3_CTRL_053必須與OPCclient中lcu3.Dev1.LCU3_CTRL相對應。

②SOE量

此類數據需特殊配置SOE_INDEX.csv，總序號：從1開始順次排；LCU號：與PLC一致即可；LCU中的點號：在對應LCU中的SOE序號（從1開始）；104中的點號：對應*.csv中的Point_No；其他不填。

2.2 IEC104與OPC的連接

OPC作為工業過程控制一種開放、高效的通信機制標準軟件接口，因其顯著改善了工業控制多種異構數據源的數據訪問性能，國內外各大組態軟件廠家都可以為OPC接口提供全面支持。IEC104作為調度遠動通信的國際標準，因其特有的報文重傳機制及平衡傳輸特點，在信息量不斷增加、自動化數據采集及通信模式方面問題越來越明顯的情況下提供了解決方法。為解決集成接入困難的問題，所以將OPC、IEC104兩種優秀的通信協議進行組合設計，解決工程方案設計和實施中的集成難題。

IEC104軟件包目錄見圖4。

圖4 IEC104軟件包

點擊104-OPC主程序即進入運行界面：

點擊 edit，選擇 New server connection，點擊進入，選擇local machine，在列表中找到OPC DATA ACcess server version 2.0中 的server選 擇，即 對server進行了連接（圖5）。

圖5 IEC104與server的連接畫面

IEC104與server建立連接后就可以調用server中LCU1的內容，這樣IEC104與server就建立起了通信聯系。

2.3 上位機通過OPC方式與下位機C80-75通信測試

（1）用網線將OPC服務器與現場監控主網交換機相連。

（2）根據梳理的測點在OPC服務器中運行KEPServerEX 6 Configuration軟件，配置上下行數據測點，配置完成后進行下一步工作。

（3）測試讀取LCU主用PLC的開關量DI、模擬量AI、溫度量TI等，并與原監控系統數據進行核對，確認測值刷新是否正常，確認刷新速率。測試正常后進行下一步的寫數據測試。

（4）通信測試讀取備用PLC的上行量并記錄。

（5）測試OPC軟件向主、備PLC分別寫數值的響應情況。利用OPC軟件設值界面通過兩個通道分別向PLC寫數值，記錄主備PLC的響應情況。

（6）測試OPC與主PLC通信故障情況下的通道切換情況。在配置好雙通道通信的情況下，拔出主通道的通信網線，觀察通道是否正常切換為備用通道并做好記錄。測試正常后進行下一步工作。

（7）將配置好數據庫的NC 3.0通信工作站與OPC服務器相連，測試兩個服務器間的IEC104通信是否正常。

（8）將NC 3.0通信工作站采集到的數據與原監控系統上位機采集的數據進行對比，比較測值是否刷新正常，刷新速率是否正常。正常后進入下一步測試工作。

（9）從NC 3.0通信工作站下發控制令及設置令，測試下位機的控制響應速率是否正常。

3 結語

OPC的應用保障了我廠監控系統改造過程中系統的安全穩定運行，方便了我廠根據檢修工期合理安排上位機以及各LCU的改造時間。雖然OPC是我廠監控改造過渡時期的產物，但是也要在測試階段多方面驗證，保證沒有漏洞，在使用過程中也要加強維護和完善，從而保障監控系統的安全穩定運行。