控制技術計算機測量與控制.2009. 17(10)Computer Measorement & Control文章編號:1671- 4598(2009)10- 1937 -02中圈分類號:TP273文獻標識碼:B基于OPC技術的甲醇灌裝系統(tǒng)的設計與應用吳祥，吳旭光，何軍紅，馮歡歡(西北工業(yè)大學航海學院，陜酉西安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0PC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漕裝、多管道巍魚及罐區(qū)液體監(jiān)控管理為一體的新型控制管理系統(tǒng);應用結果表明，該系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，具有一定的實用性和推廣價值。關鍵詞: OPC;甲醇遭裝;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、損耗大以及甲醇溜裝時的揮發(fā)對現(xiàn)場裝車操作人員的控制室上位機系統(tǒng)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)冒罐計算機事故;更有靜電接地可能不牢固或忘記接靜電夾等，邋裝過程電4工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)485通訊暴下位機系統(tǒng)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)。本▲通1系統(tǒng)簡介↓門遭訊線I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)| 定量控制儀(2)定量控制儀(N)系統(tǒng)兩部分。系統(tǒng)結構如圖1所示:工控機為上位機，定量控↑↑↓↓平平電源線↑4↓↓44電源線TT↓TT制儀、溫度變送器、壓力變送器、質(zhì)量流量計、電液閥等為下液海電電液迎電電靜讀國電電紗讀位機。一臺工控機能管理多臺定量控制儀，在工控機上可以實現(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、計計閥機器器計計調(diào)機器卷計計闊機器器發(fā)送甲醉實時控制指令、聯(lián)機或脫機發(fā)甲醇等，并記錄歷史數(shù)圖1系統(tǒng)結構圖據(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)仿甲醇濫裝系統(tǒng)是個比較復雜的系統(tǒng)，有著眾多的應用程序。真、嵌入式系統(tǒng)及工業(yè)網(wǎng)絡應用方向的研究.吳旭光(1954-),男,四川宜賓人,教授，主要從事嵌人式操作系統(tǒng)、傳統(tǒng)的設計方法要求從數(shù)據(jù)源查詢和訪問數(shù)據(jù)的應用程序都需要單獨開發(fā)自己的驅(qū)動程序軟件包，但這樣將導致如下問題: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(1)重復工作:一個硬件供應商的產(chǎn)品必需-個專門的驅(qū)動程序與具體的一種應用軟件進行交流，而且這個驅(qū)動程序一統(tǒng)仿真、自動化控制I程方向的研究。中華測控網(wǎng)chinamca.com●1938●計算機測量與控制第17卷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 rid,一個應用開發(fā)-一個驅(qū)動程序，從而造成重復勞動。[out, id _ 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) IOPCServer:: GetErrorString HRESULT GetError-(3)訪問沖突:因為各個客戶應用都有自己單獨的驅(qū)動程String ( [in] HRESULT dwError, [im] 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 * ppString ); .0PC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-種客戶/服(3) IOPCServer;; GetGroupByName 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)GroupByName ( [in, string] LPCWSTR szName,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，客戶端郁以統(tǒng)-的方式去訪間21,從而保證軟件對客戶的透明性，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- -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甲醇濫裝系統(tǒng)上位機管理系統(tǒng)是用西門子的組態(tài)軟件HRESULT GetStatus ( [out] OPCSERVERSTATUS #WINCC開發(fā)的，它本身提供了OPC客戶端應用程序。系統(tǒng)工* ppServerStatus );作的重點是下位機定量控制儀的OPC Server開發(fā)，即下位機返回當前Server的狀態(tài)信息。系統(tǒng)0PC服務器端開發(fā)1。定量控制儀是采用F430芯片，用(5) I0PCServer:: RemoveGrou PUC0S-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 hServer-備)。其0PC 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OPC 客戶端(VINCC)其刪除。舍(6) IOPCServer:: CreateGroupEnumerator HRESULTCreateGroupEnumerator ( [in] OPCENUMSCOPE dwScope,OPC Server 標準接口[in] REFID rid,OPC Group和OPC Item 列表[out, id - is (ri)] LPUNKNOWN * ppUnk );少為Server上所提供的組建立不同的列舉器.RS485通信器限于篇幅，以上6個接口的具體代碼省略。通過以上函數(shù)實現(xiàn)了I0OPCServer接口，但它只是與上位機通定量控制儀信的一一個橋梁。要真正實現(xiàn)與Wincc的數(shù)據(jù)通信，還要將OPC介Server 中的(PC Group和(PC Item列表與硬件設備對應起來。[電磁閥][“..[溫度變送器]2.2.2與硬件設備的通信模塊圈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) 0PC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、 I0PCServer. lCon-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nectionPointContainer等。在這些接口中，IOPCServer 是OPC取到的不同的設備點相應地建立0PC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:; AddGrou P3下 位機系統(tǒng)HRESULT AddGroup ( Cin, string] LPCWSTR szName,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] BOOL bActive,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] DWORD dwRequested UpdateRate,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.[in] OPCHANDLE hClientGroup,對流量進行質(zhì)量或體積量進行計量，通過鍵盤方便地置人參[unique, in] L0NG * pTimeBias,數(shù)，并顯示瞬時量、累計量等參數(shù)值.定值控制儀配有溫度傳[in] FLOAT * pPercentDeadband,感接口、靜電聯(lián)所接口、防溢油接口、通訊接口(RS232、 .[in] DWORD dwLCID,RS485)可以與上位管理系統(tǒng)進行聯(lián)網(wǎng)，完成自動控制、定量[out] OPCHANDLE * phServerGroup,罐裝。(下轉(zhuǎn)第1941頁)[out] DWORD * pRevisedUpdateRate,中華測控網(wǎng)chinamca.com第10期陳慧玲，等:基于ARM的工業(yè)御能轉(zhuǎn)速機構的研究與開發(fā)， 1941 ●表1寞驗數(shù)據(jù)同的測量機構可以采用不同的傳感器，有很大的靈活性。時間(s)80.5 81 8L.5 82 825 8383.5| 84 84.5 85 85.5參考文獻:轉(zhuǎn)速(rpm)\[1]陳伯時，電力拖動自動控制系統(tǒng)[M]. 北京:機械工業(yè)出版處理前的轉(zhuǎn)速765. 4765 8766 2765 9765.4764. 9764. 6765.0765 4765 6766 3社，2004.處理后的轉(zhuǎn)速765 4765.4765 3765.4765.3765 4765. 3765 3765 4765. 3765.3[2]周立功.深人淺出ARM7- - -LPC213x\214x [M].北京:北京航空航天大學出版社，2005.4總結與展望[3]曲家騏，王季秩.伺服控制系統(tǒng)中的傳感器[M].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LPC2119設計開發(fā)的高精度多功能轉(zhuǎn)速測[4] PCA82C250 CAN收發(fā)器應用指甫[OL]. 廣州周立功單片機發(fā)試機構，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，具有硬件結構簡單、測量速度快、精度高、運行可[5]李朝青. PC 機及單片機敷據(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，200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，由社，2005.于LPC2119芯片功能比較強大，可以擴展其它功能",針對不[7] Ipe micontoller fanily [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，字檔，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)，在電路設計上采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，徽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4上位機及其 管理系統(tǒng)軟件上位機系統(tǒng)主要由工控機和打印機等組成。上位機開發(fā)軟信息傳送至上位機。大多數(shù)情況下，都是采用主機控制的件采用西門子的組態(tài)軟件WINCC (OPC Client),數(shù)據(jù)庫采用5總結方式。Microsoft SQL Server, 實現(xiàn)信息的存儲和讀取等等(-01。WINCC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攛裝系統(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)，2008年12月8號; 具備了該系統(tǒng)的全部優(yōu)點。OPC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?；ば蠩”業(yè)對控制系統(tǒng)高標準要求。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在正?？扇細鉂馐?0.14運轉(zhuǎn)。目1.1] OPC Foundation. 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