PID優(yōu)化整定系統(tǒng)中OPC接口的研究與應用 2011-05-19 12:13:32來源:互聯網

  1、引言

  隨著國內外石油化工領域工業(yè)自動化的不斷發(fā)展,采用先進技術對現有裝置進行技術改 造,逐步提高裝置的生產規(guī)模和工藝技術水平,提高裝置的經濟效益是一種必然的趨勢。在 此趨勢下,很多企業(yè)希望通過先進控制的方法達到以上目的。而裝置先進控制以及回路自動 控制的基礎就是PID 參數的合適設置。 現階段 PID 參數的設置很大程度上依賴于操作工人的經驗,對于沒有經驗的工作人員 來說調整PID 參數有些難度。PID 優(yōu)化整定系統(tǒng)正是針對此問題,自行設計開發(fā)的系統(tǒng)軟件, 其目的是為了實現PID 參數整定的簡單化,對于沒有合適參數的回路通過計算得到接近的 參數值,對已有的參數給出優(yōu)化的參數值。PID 優(yōu)化整定系統(tǒng)的基礎是數據采集模塊。數據 采集模塊以OPC 協議作為接口通訊方式,連接DCS 工程師站與上位機進行數據讀取。

  2、DCS 及OPC 概述

  DCS(Distributed Control System)集散控制系統(tǒng)產生于20 世紀70 年代,它滿足了大型 生產的自動化要求,大大提高了單套裝置的生產能力[1]。在國內大型石油化工聯合企業(yè)中, 主要煉油化工裝置已經基本實現了DCS 控制,優(yōu)化了生產過程并提高了生產效率,但由于 大多數DCS 系統(tǒng)是封閉系統(tǒng),普遍缺乏統(tǒng)一、標準的開放式接口,難以滿足企業(yè)信息化和 管控一體化的發(fā)展要求。為了解決這些問題,一些與微軟公司合作的自動化硬件和軟件供應商聯合制定了一套稱為OPC 規(guī)范的接口協議,以此來提高過程控制工業(yè)中的自動化/控制 應用程序,現場系統(tǒng)/設備以及商業(yè)/辦公室應用程序之間的互操作性[2]。

  OPC是一個開放的工業(yè)接口標準,意指用于過程控制的OLE技術[3]。OPC基于微軟的 OLE、COM和DCOM技術,包括一整套接口、屬性和方法的標準集,用于過程控制和制造 業(yè)自動化系統(tǒng)[4]。OPC技術的實質是允許任何設備與其它設備自由通訊的一種機制,是一種 用于過程控制和工業(yè)自動化的即插即用的軟件技術,是一種過程實時數據交換的工業(yè)標準 [5]。這個接口規(guī)范不但能夠應用于單臺計算機,而且可以支持網絡上分布式應用程序之間的 通訊,以及不同平臺上應用程序之間的通訊。其基本思想是:每個硬件供應商為其設備開發(fā) 一個通用的數據接口(即OPC Server),供其它系統(tǒng)讀寫信息,客戶應用軟件也可以通過OPC 規(guī)范的接口來讀寫硬件設備的信息(作為OPCClient)。我們在使OPC時,不必關心底層硬件內 部的具體細節(jié),只需遵循OPC數據接口協議,就能夠從不同OPC數據服務器中取得數據[6]。

  3、OPC接口的設計

  OPC接口的設計包括OPC服務器端和客戶端兩個部分,其實質就是連接數據源和數據使 用者之間的通道。目前,許多DCS產品都推出和集成了OPC服務器,例如基于Windows操作 系統(tǒng)的YOKOGAWA CS3000 DCS和ROSEMOUNT DELTAV DCS。因此,設計PID優(yōu)化整定 系統(tǒng)的OPC接口有很大的普遍性和實用性。

  3.1 OPC接口的選擇及實現

  OPC規(guī)范規(guī)定了兩套接口標準:OPC自定義接口和OPC自動化接口,如圖1所示。自定 義接口的效率高,通過該接口,客戶能夠發(fā)揮OPC服務器的最佳性能,采用C++語言的客戶 一般采用自定義接口方案;自動化接口使解釋性語言和宏語言訪問OPC服務器成為可能,采 用VB、Delphi等語言的客戶一般采用自動化接口[7]。


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  圖 1 OPC 接口類型

  其中,客戶端程序的開發(fā)主要是指客戶端程序中 OPC 接口部分的開發(fā)。客戶端程序本 身可以完成很多復雜的數據處理與顯示功能,但需要通過OPC 接口部分訪問OPC 服務器, 對現場數據進行存取。設計時可根據不同的需求特點,應用不同的接口標準。

  3.2 OPC數據存取服務器的訪問方式