控制技術計算機測量與控制.2009.17(10)Computer Measurement Control1937·文章編號:1671-4598(2009)10-1937-02中圖分類號:TP273文獻標識碼:B基于OPC技術的甲醇灌裝系統(tǒng)的設計與應用吳秤,吳旭光,何軍紅,馮歌乘(西北工業(yè)大學航海學院,陜西西安710072)摘要:研究了采用OPc技術作為上下位機間通信的數(shù)據(jù)中繼站,很好地解決了軟硬件間兼容性問題;利用 OPC SERⅤE提供的OPC接口,簡單方便地實現(xiàn)了與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享;此外,由于COM/DCOM具有客戶/服務器模式的特點并隱藏了網(wǎng)絡的細節(jié),因而透過OPC技術系統(tǒng)可以很容易地達成遠程控制的目的;文章設計的控制系統(tǒng)具有界面直觀、操作簡單的特點,是一種集多路流量定量灌裝、多管道流量及罐區(qū)液體監(jiān)控管理為一體的新型控制管理系統(tǒng);應用結(jié)果表明,該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,具有一定的實用性和關鍵詞:OPC;甲醇灌裝;定最控制Design and Application of Methanol Filling System with OPC Technologyu Alang, Wu xuguang,Northwestern Polytechnical University, Xian 710072, China)Abstract: This paper studied the use of oPC technology as the data communication relay station between upper computer and lowercomputer,a very good solution to the compatibility problems between hardware and software. OPC sERVE provided the use of OPC interface, simple and easy to achieve with other systems of data sharing. In addition, COM/ DCOM with a client/ server model and hide the de-tails of the network, which through the opC technology can be easily reached by remote control. the design of the control system has an intuitive interface, easy operation features, is a multi- way traffic set quantitative filling, multi-channel flow and tank monitoring and man-gement of liquid into the new control management system, The application shows that this system runs stably. The technology and meth-dopted in the system are practical and worthy of using abiKey words, OPC; level filling: quantitative control0應用背景實時顯示發(fā)甲醇情況,故障發(fā)生時會有報警提示。還可以對歷由于甲醇的日常裝車作業(yè)一般都十分繁忙,人工裝車存在史數(shù)據(jù)進行查詢,并打印報表。效率低、損耗大以及甲醇灌裝時的揮發(fā)對現(xiàn)場裝車操作人員的控制室身體健康損害等問題。甚至有時人工操作容易疏忽而出現(xiàn)冒罐上位機系統(tǒng)計算機事故;更有靜電接地可能不牢固或忘記接靜電夾等,灌裝過程中隨時存在靜電聚集安全隱患。為了克服人工操作、管理帶來的弊端,減少環(huán)境污染,提高儲運管理作業(yè)的效率和化工企業(yè)的整體效益,以適應經(jīng)濟發(fā)展的需求,迫切需求自動化程度485通訊器下位機系統(tǒng)高、安全可靠性好,以便于操作維護的儲運裝車自動化系統(tǒng)。1系統(tǒng)簡介基于甲醇灌裝系統(tǒng)的要求,系統(tǒng)分為上位機系統(tǒng)和下位機定理控制儀(1)電源線量度磁溢卡現(xiàn)系統(tǒng)設置、發(fā)送甲醇設置參數(shù)、調(diào)試參數(shù)設置、系統(tǒng)編輯、計計舞機器器計計機器器發(fā)送甲醇實時控制指令、聯(lián)機或脫機發(fā)甲醇等,并記錄歷史數(shù)據(jù);同時下位機實時向上位機傳送發(fā)甲醇數(shù)據(jù),在顯示界面上圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2通倍方案收稿日期:2009-03-02;修回日期:2009-042.1通信方案的選定作者簡介:吳祥(1983-),男江西進賢人,碩士,主要從事系統(tǒng)仿真、嵌人式系統(tǒng)及工業(yè)網(wǎng)絡應用方向的研究甲醇灌裝系統(tǒng)是個比較復雜的系統(tǒng),有著眾多的應用程序傳統(tǒng)的據(jù)的應用程序都需要吳旭光(1954-),男四川宜賓人,教授,主要從事嵌入式操作系統(tǒng)單獨開中國煤化工每導致如下問題系統(tǒng)建模和仿真方向的研究何軍紅(1971所),男浙江義烏人,副教授,主要從事自動控制與系CNMHG品必需一個專門的驅(qū)統(tǒng)仿真自動化控制工程方向的研究動程序與具體的一種應用軟件進行交流,而且這個驅(qū)動程序中華測控網(wǎng)計算機測量與控制般并不適應于其他的應用軟件。這樣,硬件廠商不得不再為另[in] rEfiid riid,一個應用開發(fā)一個驅(qū)動程序,從而造成重復勞動。Lout, iid_ is (rid)] LPUNKNOWN* ppUnk(2)不支持硬件特點的變化:硬件特點的改變可能需要重在 OPC Server上建立一個組新編寫驅(qū)動程序。(2)1OPCServer:: Get ErrorString HRESULT Get Error-(3)訪向沖突:因為各個客戶應用都有自己單獨的驅(qū)動程 String([in] hresult dw,,[in] lcid dwLocale,序,所以兩個客戶應用一般不能同時訪問同一個硬件設備。[out, string] LPWSTR“ poSting);OPC技術很好地解決了上述問題。OPC是以OLE/COM為 Server的錯誤代碼返回相應的錯誤字符串機制作為應用程序的通訊標準,OLE/COM是一種客戶/服(3)1OPCServer:: GetGroupBy Name HRESULT Get務器模式,具有語言無關性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu) Group By Name([in, string」 LPCWSTR sz Name,點。OPC規(guī)范了接口函數(shù),不管現(xiàn)場設備以何種形式存在,Lin] REFIID rid,客戶端都以統(tǒng)一的方式去訪問2,從而保證軟件對客戶的透明[out, iid_ is (riid)] L PUNKNOWN ppUnk )性,使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來。有鑒于此,本系通過指定的組名(由同一客戶端建立的)找到該組的接口統(tǒng)采用OPC協(xié)議作為通信接口開發(fā)標準指針2.2通信接口開發(fā)(4)IOPCServer:: GetStatus甲醇灌裝系統(tǒng)上位機管理系統(tǒng)是用西門子的組態(tài)軟件HRESULT GetStatus( Lout] OPCSERVERSTATUSWINCC開發(fā)的,它本身提供了OPC客戶端應用程序。系統(tǒng)工*pp作的重點是下位機定量控制儀的 OPC Server開發(fā),即下位機返同當前 Server的狀態(tài)信息系統(tǒng)OPC服務器端開發(fā)。定量控制儀是采用F430芯片,用(5)1OPCServer:: Remove Grou PUCOS-Ⅱ系統(tǒng)進行調(diào)控的,它下面控制多種下位機(硬件設HRESULT RemoveGroup [in] OPCHANDLE hSer備)。其 OPC Server主要有兩部組成,(1)OPC標準接口的實 Group現(xiàn);(2)與硬件設備的通信模塊RS485。 OPC SERⅤER開發(fā)[in] BOol bforce框圖如圖2所示。從服務器中刪除指定組。在組列表中找到指定的組,并將「oR客戶端(Twc其刪除(6)1OPCServer:: Create Group Enumerator HRESULTrver標準接口Create Enumerator( [in]OPCENUMSCOPE dwScope[in] reFiid ridPC Group和 PC Item列表[out, id_ is(rii)] LPUNKNOWN* ppUnk )為 Server上所提供的組建立不同的列舉器自器RSA85通宿限于篇幅,以上6個接口的具體代碼省略過以上函數(shù)實現(xiàn)了 IOPCServer接口,但它只是與上位機通定量控制儀信的一個橋梁。要真正實現(xiàn)與Winc的數(shù)據(jù)通信,還要將OCServer中的 (PC Group和 OPC Item列表與硬件設備對應起來電磁溫度變送器2.2.2與硬件設備的通信模塊圖2 OPC SERVER開發(fā)圖完成接口的設計后,只需要與定量控制儀進行通信就可以實現(xiàn)對硬件設備的操作(定量控制儀提供了RS485通信方2.2.1實現(xiàn)OPC標準接口式)。首先與定量控制儀連接,然后發(fā)送控制命令讀取與定量OPC標準接口包括 IOPCCommon、 1OPCServer,ICon-控制儀相連的硬件設備的信息(也就是設備點信息)。根據(jù)讀nection PointContainer等。在這些接囗中, lOPCServer是OPC取到的不同的設備點相應地建立OPC項,這樣 OPC Client只Server的主接口,通過它實現(xiàn) OPC Server在操作系統(tǒng)中的安要讀取到OPC項就可以讀取到設備信息。若 OPC Client對裝和注冊,此接口是必須要實現(xiàn)的。其它的接口都是可選的,OPC項進行修改,收到OPC項的變化就向定量控制儀發(fā)送相在此就不做詳解了,下面主要研究如何實現(xiàn) IOPCServer接口應命令對設備進行操作,這樣就實現(xiàn)了 OPC Client對硬件設在 IOPCServer接口中共有6個端口函數(shù):備的操控了(1)IOPCServer:t Add Grou P3下位機系統(tǒng)HRESULT AddGroup( [in, string] LPCWSTR SzNamen] BOOL bActive下位機系統(tǒng)主要設備是定量控制儀及其附屬的溫度變送[in] dword dw Requested UpdateRate器、壓力變送器、質(zhì)量流量計、電液閥等。定量控制儀在配合[in] OPCHANDLE hClient Group電磁閥或電液閥后,可達到自動定量灌裝的目的,其自身可以Unique, in] LONG pTime Bias對流量進行質(zhì)量或體積量進行計量,通過鍵盤方便地置入?yún)in] FLOat* pPercent Deadbar數(shù),盟計晝筜參值。定值控制儀配有溫度傳中國煤化工、通訊接口(RS232Lin] dword dwLCID,感接RS48Lout] oPChaNDle phServerGroupCNMHG完成自動控制、定量罐裝。(下轉(zhuǎn)第1941頁)Lout] DWORD *pRevised Update Rate中華測控網(wǎng)第10期陳慧玲,等:基于ARM的工業(yè)秤能轉(zhuǎn)速機構(gòu)的研究與開發(fā)表1實驗數(shù)據(jù)同的測量機構(gòu)可以采用不同的傳感器,有很大的靈活性時o85|881.8282583參考文[]陳伯時,電力拖動自動控制系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版處理的轉(zhuǎn)速4低剛本9低《794《紙4中紙3處理后的轉(zhuǎn)速444平43[2周立功,深人淺出ARM-LPC3xN24xM.北京,北京航空航天大學出版社,20054總結(jié)與展望[3]曲家騏,王季秩,伺服控制系統(tǒng)中的傳感器CM].電氣自動化新技術叢書.北京:機械工業(yè)出版社,1998.基于ARM芯片LPC2l19設計開發(fā)的高精度多功能轉(zhuǎn)速測[4]PCA82C250CAN收發(fā)器應用指南[OL].廣州周立功單片機發(fā)試機構(gòu),具有測速、液晶顯示、與上位機的485通訊、CAN通展有限公司http://www.zlgmcu.com訊等功能,具有硬件結(jié)構(gòu)簡單、測量速度快、精度高、運行可[5]李朝青,PC機及單片機數(shù)據(jù)通信計術[M.北京:北京航空航靠等優(yōu)點。下位機測量轉(zhuǎn)速時,相當于對60MHz時鐘計算,精天大學出版社,2000度極高;上位機系統(tǒng)中,用最小二乘法(取采樣點為24)擬合[6]馬明建.數(shù)據(jù)采集與處理技術[M].西安:西安交通大學出版轉(zhuǎn)速n與時間t的函數(shù),函數(shù)曲線可實時顯示。不僅如此,由于LPC2l!9芯片功能比較強大,可以擴展其它功能,針對不[7] Ipe microcontroller family[oL].2008(上接第1938頁)顯示界面上顯示出來,在有報警提示出現(xiàn)時,可以由操作員采定量控制儀接受各傳感器的信號,并實時地傳送給上位取措施,如暫停發(fā)甲醇、取消發(fā)甲醇,上位機通過通訊模塊與機。定量控制儀接受執(zhí)行控制信號,并進行信號巡檢。下位機進行通訊,它實現(xiàn)對下位機傳來的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫進行由于下位機安裝使用于半露天的場合,從設備安全考慮,存檔,能夠確保生產(chǎn)的順利進行,它是整個系統(tǒng)的中樞系統(tǒng),在電路設計上釆用三級抗雷電和防靜電處理措施,當遇到瞬間它能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)控管理,并可自動生成強電流爬升的過程中,電路的放電、阻流、降壓和瞬態(tài)抑制將各種甲醇的生產(chǎn)報表,如:日報表、月報表、年報表使機器得到最大保護。其次處于防爆殼內(nèi)的供電電路增加了抗控制方式可以分為主機控制和定量控制儀控制:主機控制電磁干擾的模塊,微機的硬件和軟件設計同時采用看門狗處理指由上位機控制定量控制儀進行發(fā)甲醇操作;定值控制儀則是技術,可以提高機器的工作穩(wěn)定性在網(wǎng)絡斷開的情況下,由定量控制儀直接控制發(fā)甲醇,此時下4上位機及其管理系統(tǒng)軟件位機保存發(fā)甲醇時的重要數(shù)據(jù),一旦網(wǎng)絡接通,立即將發(fā)甲醇信息傳送至上位機。大多數(shù)情況下,都是采用主機控制的上位機系統(tǒng)主要由工控機和打印機等組成。上位機開發(fā)軟件采用西門子的組態(tài)軟件 WINCC( OPC Client),數(shù)據(jù)庫采用方式。Microsoft SQL Server,實現(xiàn)信息的存儲和讀取等等-。5總結(jié)wNCC可以完成各種各樣的應用程序的開發(fā),是從底層軟件本論文設計的甲醇灌裝系統(tǒng)是基于現(xiàn)場總線的設計思想直到上層直接面向用戶的軟件。系統(tǒng)運行截圖如圖3所示。上采用上、下位機的兩級控制模式。系統(tǒng)下位機在構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)中從位機在發(fā)甲醇過程中實時接受定量控制儀發(fā)來的發(fā)甲醇數(shù)據(jù),物理層面上表現(xiàn)為集散型控制系統(tǒng)的特征,其應用層面也是按如實發(fā)重量、實發(fā)體積和甲醇溫度等等,并將這些實時信息在集散型控制系統(tǒng)設計的,因此說這是一個完全的集散型系統(tǒng)具備了該系統(tǒng)的全部優(yōu)點。OFPC技術的采用實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的共享和管理,達到了甲醇等高?；ば袠I(yè)對控制系統(tǒng)高標準要求。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在正?？扇細鉂舛冗\轉(zhuǎn)?？嘉墨I:11] OPC Foundation, OPC Data Access Automation Inter-face standard Version2. 01 [s]41,周云飛唐小璃,蔣于COM技術和OPC展范的開放式結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)研究[J].中國機械工程[3]李蕾,戴瑜興.COM技術在OPC服務器中的應用及實現(xiàn)[J].低壓電器,2005,12(3):238-240.a[ SIEMENS SIMATIC winCC通訊手冊,第二冊J].工業(yè)控制計算機中國煤化工CNMHG化與驅(qū)動集團.深人淺北京.北京航空航天大學圖3甲酹燕裝系統(tǒng)現(xiàn)場截圖出版社,2004.華測控網(wǎng)