基于OPC技术的甲醇灌装系统的设计与应用

控制技术计算机测量与控制.2009. 17(10)Computer Measorement & Control文章编号:1671- 4598(2009)10- 1937 -02中圈分类号:TP273文献标识码:B基于OPC技术的甲醇灌装系统的设计与应用吴祥，吴旭光，何军红，冯欢欢(西北工业大学航海学院，陕酉西安710072)摘要:研究了采用OPC技术作为上下位机间通信的数据中继站，很好地解决了软硬件间兼容性问题;利用OPC SERVE提供的OPC接口，简单方便地实现了与其他系统间的数据共享;此外，由于COM/DCOM具有客户/服务器模式的特点并隐藏了网络的细节，.因而透过0PC技术系统可以很容易地达成远程控制的目的:文章设计的控制系统具有界面直观、操作简单的特点，是一种集多路流量定量漕装、多管道巍鱼及罐区液体监控管理为一体的新型控制管理系统;应用结果表明，该系统运行稳定可靠，具有一定的实用性和推广价值。关键词: OPC;甲醇遭装;定量控制Design and Application of Methanol Filling System with OPC TechnologyWu Xiang, Wu Xuguang, He Junhong, Feng Huanbuan(Northwestem 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, 8 very good solution to the compatibility problems between hardware and software. OPC SERVE provided the use of OPC inter-face, 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 in-tuitive interface, easy operation features, is a multi- way trffic set quantitative flling, multi- channel flow and tank monitoring and man-agement of liquid into the new control management system. The application shows that this system runs stably. The technology and meth-ods adopted in the system are practical and worthy of using abroad,Key words: OPC; level fling; quantitative control0应用背景实时显示发甲醇情况，故障发生时会有报警提示。还可以对历由于甲醇的日常装车作业一般都十分繁忙，人工装车存在史数据进行查询，并打印报表。效率低、损耗大以及甲醇溜装时的挥发对现场装车操作人员的控制室上位机系统身体健康损害等问题。甚至有时人工操作容易疏忽而出现冒罐计算机事故;更有静电接地可能不牢固或忘记接静电夹等，邋装过程电4工中随时存在静电聚集安全隐患。为了克服人工操作、管理带来的弊端，减少环境污染，提高储运管理作业的效率和化工企业485通讯暴下位机系统的整体效益，以适应经济发展的需求，迫切需求自动化程度高、安全可靠性好，以便于操作维护的储运装车自动化系统。本▲通1系统简介↓门遭讯线I基于甲醇灌装系统的要求，系统分为上位机系统和下位机定理控制仪(1)| 定量控制仪(2)定量控制仪(N)系统两部分。系统结构如图1所示:工控机为上位机，定量控↑↑↓↓平平电源线↑4↓↓44电源线TT↓TT制仪、温度变送器、压力变送器、质量流量计、电液阀等为下液海电电液迎电电静读国电电纱读位机。一台工控机能管理多台定量控制仪，在工控机上可以实现系统设置、发送甲醇设置参数、调试参数设置、系统编辑、计计阀机器器计计调机器卷计计阔机器器发送甲醉实时控制指令、联机或脱机发甲醇等，并记录历史数图1系统结构图据;同时下位机实时向上位机传送发甲醇数据，在显示界面上2通信方案收稿日期:2009-03-02;修回日期:2009-04-13.2.1通信方案的选定 .作者简介:吴祥(1983 -),男,江西进贤人,硕士,主要从事系统仿甲醇滥装系统是个比较复杂的系统，有着众多的应用程序。真、嵌入式系统及工业网络应用方向的研究.吴旭光(1954-),男,四川宜宾人,教授，主要从事嵌人式操作系统、传统的设计方法要求从数据源查询和访问数据的应用程序都需要单独开发自己的驱动程序软件包，但这样将导致如下问题:系统建模和仿真方向的研究。何军红(1971所-),男,浙江义乌人,副教授,主要从事自动控制与系(1)重复工作:一个硬件供应商的产品必需-个专门的驱动程序与具体的一种应用软件进行交流，而且这个驱动程序一统仿真、自动化控制I程方向的研究。中华测控网chinamca.com●1938●计算机测量与控制第17卷般并不适应于其他的应用软件。这样，硬件厂商不得不再为另.[in] REFIID rid,一个应用开发-一个驱动程序，从而造成重复劳动。[out, id _ is (rid)] LPUNKNOWN * ppUnk );(2)不支持硬件特点的变化:硬件特点的改变可能需要重在OPC Server.上建立一个组。新编写驱动程序。(2) IOPCServer:: GetErrorString HRESULT GetError-(3)访问冲突:因为各个客户应用都有自己单独的驱动程String ( [in] HRESULT dwError, [im] LCID dwLocale,序，所以两个客户应用一般不能同时访问同一个硬件设备。[out, string] LPWSTR * ppString ); .0PC技术很好地解决了上述问题。OPC是以OLE/COM为Server的错误代码返回相应的错误字符串.机制作为应用程序的通讯标准". OLE/COM是-种客户/服(3) IOPCServer;; GetGroupByName HRESULT Get-务器模式，具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优GroupByName ( [in, string] LPCWSTR szName,点。OPC规范了接口函数，不管现场设备以何种形式存在，客户端郁以统-的方式去访间21,从而保证软件对客户的透明性，使得用户完全从低层的开发中脱离出来。有鉴于此，本系通过指定的组名(由同- -客户端建立的)找到该组的接口统采用OPC协议作为通信接口开发标准。指针。2.2 通信接口开发(4) IOPCServer:: GetStatus甲醇滥装系统上位机管理系统是用西门子的组态软件HRESULT GetStatus ( [out] OPCSERVERSTATUS #WINCC开发的，它本身提供了OPC客户端应用程序。系统工* ppServerStatus );作的重点是下位机定量控制仪的OPC Server开发，即下位机返回当前Server的状态信息。系统0PC服务器端开发1。定量控制仪是采用F430芯片，用(5) I0PCServer:: RemoveGrou PUC0S-II系统进行调控的，它下面控制多种下位机(硬件设HRESULT RemoveGroup ( [in] OPCHANDLE hServer-备)。其0PC Server主要有两部组成，(1) OPC标准接口的实Group,现; (2)与硬件设备的通信模块RS485. OPC SERVER开发[in] BOOL bForce );框图如图2所示。从服务器中删除指定组。在组列表中找到指定的组，并将OPC 客户端(VINCC)其删除。舍(6) IOPCServer:: CreateGroupEnumerator HRESULTCreateGroupEnumerator ( [in] OPCENUMSCOPE dwScope,OPC Server 标准接口[in] REFID rid,OPC Group和OPC Item 列表[out, id - is (ri)] LPUNKNOWN * ppUnk );少为Server上所提供的组建立不同的列举器.RS485通信器限于篇幅，以上6个接口的具体代码省略。通过以上函数实现了I0OPCServer接口，但它只是与上位机通定量控制仪信的一一个桥梁。要真正实现与Wincc的数据通信，还要将OPC介Server 中的(PC Group和(PC Item列表与硬件设备对应起来。[电磁阀][“..[温度变送器]2.2.2与硬件设备的通信模块圈2 OPC SERVER开发图完成接口的设计后，只需要与定量控制仪进行通信就可以实现对硬件设备的操作(定量控制仪提供了RS485 通信方2.2.1实现 0PC标准接口式)。首先与定量控制仪连接，然后发送控制命令读取与定量OPC标准接口包括IOPCCommon、 I0PCServer. lCon-控制仪相连的硬件设备的信息(也就是设备点信息)。根据读nectionPointContainer等。在这些接口中，IOPCServer 是OPC取到的不同的设备点相应地建立0PC项，这样OPC Client只Server的主接口，通过它实现OPC Server在操作系统中的安要读取到OPC项就可以读取到设备信息。若OPC Client对装和注册，此接口是必须要实现的。其它的接口都是可选的，OPC项进行修改，收到OPC项的变化就向定量控制仪发送相在此就不做详解了，下面主要研究如何实现IOPCServer接口。.应命令对设备进行操作，这样就实现了OPC Client对硬件设在IOPCServer接口中共有6个端口函数:备的操控了。(1) IOPCServer:; AddGrou P3下 位机系统HRESULT AddGroup ( Cin, string] LPCWSTR szName,下位机系统主要设备是定量控制仪及其附属的温度变送[in] BOOL bActive,器、压力变送器、质量流量计、电液阀等。定量控制仪在配合[in] DWORD dwRequested UpdateRate,电磁阀或电液阀后，可达到自动定量灌装的目的，其自身可以.[in] OPCHANDLE hClientGroup,对流量进行质量或体积量进行计量，通过键盘方便地置人参[unique, in] L0NG * pTimeBias,数，并显示瞬时量、累计量等参数值.定值控制仪配有温度传[in] FLOAT * pPercentDeadband,感接口、静电联所接口、防溢油接口、通讯接口(RS232、 .[in] DWORD dwLCID,RS485)可以与上位管理系统进行联网，完成自动控制、定量[out] OPCHANDLE * phServerGroup,罐装。(下转第1941页)[out] DWORD * pRevisedUpdateRate,中华测控网chinamca.com第10期陈慧玲，等:基于ARM的工业御能转速机构的研究与开发， 1941 ●表1寞验数据同的测量机构可以采用不同的传感器，有很大的灵活性。时间(s)80.5 81 8L.5 82 825 8383.5| 84 84.5 85 85.5参考文献:转速(rpm)\[1]陈伯时，电力拖动自动控制系统[M]. 北京:机械工业出版处理前的转速765. 4765 8766 2765 9765.4764. 9764. 6765.0765 4765 6766 3社，2004.处理后的转速765 4765.4765 3765.4765.3765 4765. 3765 3765 4765. 3765.3[2]周立功.深人浅出ARM7- - -LPC213x\214x [M].北京:北京航空航天大学出版社，2005.4总结与展望[3]曲家骐，王季秩.伺服控制系统中的传感器[M].电气自动化新技术丛书.北京:机械工业出版社, 1998. .基于ARM芯片LPC2119设计开发的高精度多功能转速测[4] PCA82C250 CAN收发器应用指甫[OL]. 广州周立功单片机发试机构，具有测速、液晶显示、与上位机的485通讯、CAN通展有限公司. http: //www. zlgmcu. com.讯等功能，具有硬件结构简单、测量速度快、精度高、运行可[5]李朝青. PC 机及单片机敷据通信计术[M].北京;北京航空航靠等优点。下位机测量转速时，相当于对60MHz时钟计算，精天大学出版社，200度极高;上位机系统中，用最小二乘法(取采样点为24)拟合[6] 马明建.数据采集与处理技术[M].西安;西安交通大学出版转速n与时间t的函数，函数曲线可实时显示。不仅如此，由社，2005.于LPC2119芯片功能比较强大，可以扩展其它功能",针对不[7] Ipe micontoller fanily [OL]. 2008.(上接第1938页)显示界面上显示出来，在有报警提示出现时，可以由操作员采定量控制仪接受各传感器的信号，并实时地传送给上位取措施，如暂停发甲醇、取消发甲醇，上位机通过通讯模块与机。定量控制仪接受执行控制信号，并进行信号巡检。下位机进行通讯，它实现对下位机传来的数据利用数据库进行由于下位机安装使用于半露天的场合，从设备安全考虑，字档，能够确保生产的顺利进行，它是整个系统的中枢系统，在电路设计上采用三级抗雷电和防静电处理措施，当遇到瞬间它能够对整个系统各个环节进行实时监控管理，并可自动生成强电流爬升的过程中，电路的放电、阻流、降压和瞬态抑制将各种甲醇的生产报表，如:日报表、月报表、年报表。使机器得到最大保护。其次处于防爆壳内的供电电路增加了抗控制方式可以分为主机控制和定量控制仪控制:主机控制电磁干扰的模块，徽机的硬件和软件设计同时采用看门狗处理指 由上位机控制定量控制仪进行发甲醇操作;定值控制仪则是技术，可以提高机器的工作稳定性。在网络断开的情况下，由定量控制仪直接控制发甲醇，此时下位机保存发甲醇时的重要数据，一旦网络接通，立即将发甲醇4上位机及其 管理系统软件上位机系统主要由工控机和打印机等组成。上位机开发软信息传送至上位机。大多数情况下，都是采用主机控制的件采用西门子的组态软件WINCC (OPC Client),数据库采用5总结方式。Microsoft SQL Server, 实现信息的存储和读取等等(-01。WINCC可以完成各种各样的应用程序的开发，是从底层软件本论文设计的甲醇攛装系统是基于现场总线的设计思想，直到上层直接面向用户的软件。系统运行截图如图3所示。上采用上，下位机的两级控制模式。系统下位机在构网系统中从位机在发甲醇过程中实时接受定量控制仪发来的发甲醇数据,物理层面上表现为集散型控制系统的特征，其应用层面也是按如实发重量、实发体积和甲醇温度等等，并将这些实时信息在集散型控制系统设计的，因此说这是一个完全的集散型系统，2008年12月8号; 具备了该系统的全部优点。OPC技术的采用实现了数据信息的共享和管理，达到了甲醇等高危化工行E”业对控制系统高标准要求。目前该系统已经在正常可燃气浓室.0.14运转。目1.1] OPC Foundation. OPC Data Access Automation Inter-face standard Version2.01 [a].[2]李斌， 周云飞，唐小琦，基于COM技术和OPC规范的开敏式结构数控系统研究[J].中国机械工程，2003, 14 (3); 312-315.[3]李膏，戴瑜兴.COM技术在OPC服务器中的应用及实现[J].低压电器，2005, 12 (3); 238 -240.[4] SIEMENS SIMATIC WinCC通讯手册，第二册[s].η[5]牟秋锋，姜昌金.基于0PC的分布式监控系统的研究与设计[J].工业控制计算机，2004, 17(9); 47-48.[6]西门子(中国)有限公司自动化与驱动集团，深人浅出西1子WinCC V6 [M].北京.北京航空航天大学图3甲酵湍装 系统现场鋱图出版社，2004.中华测控网chinamca.com