基于OPC技术的煤化工生产监测数据采集系统的应用

2016-03-14彭继国张文波杨木易兖矿集团信息化中心山东济宁273500

化工管理 2016年34期

关键词：E通兖矿监测数据

彭继国张文波杨木易(兖矿集团信息化中心，山东济宁 273500)

彭继国张文波杨木易(兖矿集团信息化中心，山东济宁 273500)

本文介绍了OPC技术在兖矿集团煤化工企业生产监测数据采集系统中的应用。针对不同型号、不同厂家的DCS系统，利用OPC技术实现不同DCS系统间的数据采集。经实际运行，数据采集实时性、可靠性高，效果良好。

OPC;OPCServer;封装;标准数据接口;数据采集

兖矿集团现有煤化工基地3处，煤化工企业10余家，企业建厂时间从20世纪60年代到最近几年不等。各企业之间地理位置分散，且采用的工业自动控制系统种类繁多，给生产监测数据采集带来了诸多不便。

随着集团煤化工产业的扩大和管理水平的提升，迫切需要将分散在各地的煤化工企业的生产监测数据进行采集上传，由集团化工公司统一管理。因此，在原有系统的基础上，将不同系统融合在一起，实时采集、存储和上传势在必行。本文综述了一个在不改变各企业现有工业自动控制系统的情况下，利用OPC技术实现的数据采集系统。

1 OPC数据通讯技术

OPC全称是OLE for Process Control，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去，为实现不同生产装置的DCS系统和数据采集接口之间的数据通信，要花费大量时间去开发专用的通信接口程序。在这种情况下，OPC标准应运而生。OPC标准以微软公司的OLE技术为基础，以OLE/COM/DCOM机制作为应用程序级的通信标准，采用Client/Server模式，把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家，以OPC服务器的形式提供给用户。

兖矿集团采用的是Wonderware公司的FactorySuiteA2自动化软件平台，其组态软件需要通过驱动程序与工业设备通信，而不同的设备之间往往需要不同的驱动程序，这既会增加开发成本，也不利于设备升级，在系统的兼容性方面也存在问题。而利用OPC技术，则可以解决上述问题。

OPC技术的实现包括OPC服务器(Server)部分和OPC客户应用(Client)部分。OPC服务器在现场收集设备数据，将信息通过OPC标准接口发送到OPC客户端，符合OPC标准的客户端应用可以访问来自不同厂商的OPC服务器，解决了软、硬件厂商的矛盾，完成了系统集成，提高了系统的开放性和可互操作性。

2 OPC技术在数据采集系统中的应用

2.1 利用OPC技术对原有DCS系统数据采集进行改进

兖矿煤化公司下属企业现有ABB、艾默生、浙江中控、HoneyWell等厂家DCS系统、PLC系统共计40余套，通讯方式有OPC、DDE等。采集的能源计量监测点1200余点，生产监控关键点7000余点。

在硬件结构改进上，在每个系统数据采集节点单独增加一台数据采集终端，采用双网卡方式联网：一块网卡与现场DCS系统工程师站通过防火墙连接，另一块网卡与ECC服务器连接。这种联网方式能将现场DCS工程师站与ECR实时数据库系统隔离开来，防止DCS系统受到其他系统的干扰和破坏。系统数据采集终端上运行ECDA数据采集软件，功能是采集现场数据，并实时保存到ECR实时数据库中。

由于ABB等厂家的DCS系统建设时间较早，采用的是DDE通讯方式，数据通讯速率仅为5点/秒，当采集的数据量大于1000点时，很难保证通讯的速率和数据传输质量，相比较OPC通讯方式而言，在传送速度的优越性上是较为落后的。下图为DDE和OPC数据传输性能实验结果。

图1 利用DDE和OPC的数据传送性能实验结果

在软件结构改进上，如果单独针对不同类型通讯方式进行软件接口开发，工作量很大。因此我们应用OPC技术对各种不同类型DCS系统的数据访问方式进行了统一，通过开发基于COM/DCOM的标准数据访问接口，保证了采集接口的稳定性。同时针对网络出现故障的情况，开发了IO数据缓存应用，保证了网络中断时数据缓存和网络恢复时的数据续传，确保了数据的完整性。图2为应用OPC技术重新开发的应用于DDE通讯方式下的DCS数据采集系统架构图。

图2 应用于DDE通讯方式下DCS数据采集系统架构图

图中，ECDA数据采集模块用于DCS数据的采集；RdbOpc模块用于提供标准的OPC数据访问接口；ECC OPC客户端程序可以完成数据的离线缓存和恢复上传等功能。具体的开发包括ECC OPC客户端接口的开发和封装的OPC Server的开发。整套软件采用VC++10．0(VS2010)开发，在Windows2008，Windows7下测试通过，也可运行在满足要求的Windows2003和Windows XP下。

2.2 ECC OPC客户端接口软件的直接应用

兖矿煤化工企业中，大部分生产装置(例如尿素装置使用浙江中控的ECS-100)使用的DCS控制系统提供了OPCServer软件包，对这样的DCS系统的数据采集，可以直接使用ECC的OPC客户端接口软件来进行。

在安装时，首先要完成OPC基金会核心分发包的安装注册，包含有Opcenum(OPC Server枚举服务)和OPC Server的底层DCOM组件动态链接库(opccomn_ps．dll，opcproxy．dll， opchda_ps．dll， opc_aeps．dll)。并且要对服务器端的RdbOpc的DCOM属性进行配置才能正常通讯。图3为应用OPC客户端采集数据开发并实际运行的某尿素装置合成塔压力趋势图。2.3 ECC OPC客户端接口软件配合封装的OPCServer的应用

在煤化工生产装置中，还有一部分装置的DCS没有提供OPCServer服务(例如空分装置采用的ABB的Bailey infi90)，而是采用DDE通讯方式。对于这类没有加载OPCServer软件包的DCS系统，首先要对DDE通讯进行OPCServer封装，然后再通过ECC的OPC客户端接口软件进行数据通讯。由于OPC具有DDE不可比拟的传输优势，使得采用OPC技术后，从DCS中采集的能源管理和生产监控等数据的质量、频率、实时性、准确性都得到了很大程度的提高。图4、图5为采用OPC技术后，某工厂空分装置数据氧气量趋势图和能源流向分析。