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 Measurement Control1937·文章编号:1671-4598(2009)10-1937-02中图分类号: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秤,吴旭光,何军红,冯歌乘(西北工业大学航海学院,陕西西安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OPC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灌装、多管道流量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关键词:OPC;甲醇灌装;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、损耗大以及甲醇灌装时的挥发对现场装车操作人员的控制室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上位机系统计算机事故;更有静电接地可能不牢固或忘记接静电夹等,灌装过程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的整体效益,以适应经济发展的需求,迫切需求自动化程度485通讯器下位机系统高、安全可靠性好,以便于操作维护的储运装车自动化系统。1系统简介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)电源线量度磁溢卡现系统设置、发送甲醇设置参数、调试参数设置、系统编辑、计计舞机器器计计机器器发送甲醇实时控制指令、联机或脱机发甲醇等,并记录历史数据;同时下位机实时向上位机传送发甲醇数据,在显示界面上图1系统结构图2通倍方案收稿日期:2009-03-02;修回日期:2009-042.1通信方案的选定作者简介:吴祥(1983-),男江西进贤人,硕士,主要从事系统仿真、嵌人式系统及工业网络应用方向的研究甲醇灌装系统是个比较复杂的系统,有着众多的应用程序传统的据的应用程序都需要吴旭光(1954-),男四川宜宾人,教授,主要从事嵌入式操作系统单独开中国煤化工每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CNMHG品必需一个专门的驱统仿真自动化控制工程方向的研究动程序与具体的一种应用软件进行交流,而且这个驱动程序中华测控网计算机测量与控制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 riid,一个应用开发一个驱动程序,从而造成重复劳动。Lout, iid_ 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)1OPCServer:: Get ErrorString HRESULT Get Error-(3)访向冲突:因为各个客户应用都有自己单独的驱动程 String([in] hresult dw,,[in] 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“ poSting);OPC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是一种客户/服(3)1OPCServer:: GetGroupBy Name 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 Group By Name([in, string」 LPCWSTR sz Name,点。OPC规范了接口函数,不管现场设备以何种形式存在,Lin] REFIID rid,客户端都以统一的方式去访问2,从而保证软件对客户的透明[out, iid_ is (riid)] L PUNKNOWN ppUnk )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(由同一客户端建立的)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甲醇灌装系统上位机管理系统是用西门子的组态软件HRESULT GetStatus( Lout] OPCSERVERSTATUSWINCC开发的,它本身提供了OPC客户端应用程序。系统工*pp作的重点是下位机定量控制仪的 OPC Server开发,即下位机返同当前 Server的状态信息系统OPC服务器端开发。定量控制仪是采用F430芯片,用(5)1OPCServer:: Remove Grou PUCOS-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 hSer备)。其 OPC 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「oR客户端(Twc其删除(6)1OPCServer:: Create Group Enumerator HRESULTrver标准接口Create Enumerator( [in]OPCENUMSCOPE dwScope[in] reFiid ridPC Group和 PC Item列表[out, id_ is(rii)] LPUNKNOWN* ppUnk )为 Server上所提供的组建立不同的列举器自器RSA85通宿限于篇幅,以上6个接口的具体代码省略过以上函数实现了 IOPCServer接口,但它只是与上位机通定量控制仪信的一个桥梁。要真正实现与Winc的数据通信,还要将OCServer中的 (PC Group和 OPC Item列表与硬件设备对应起来电磁温度变送器2.2.2与硬件设备的通信模块图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OPC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、 1OPCServer,ICon-控制仪相连的硬件设备的信息(也就是设备点信息)。根据读nection PointContainer等。在这些接囗中, lOPCServer是OPC取到的不同的设备点相应地建立OPC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:t Add Grou P3下位机系统HRESULT AddGroup( [in, string] LPCWSTR SzNamen] BOOL bActive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] dword dw Requested UpdateRate器、压力变送器、质量流量计、电液阀等。定量控制仪在配合[in] OPCHANDLE hClient Group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Unique, in] LONG pTime Bias对流量进行质量或体积量进行计量,通过键盘方便地置入参Lin] FLOat* pPercent Deadbar数,盟计昼筜参值。定值控制仪配有温度传中国煤化工、通讯接口(RS232Lin] dword dwLCID,感接RS48Lout] oPChaNDle phServerGroupCNMHG完成自动控制、定量罐装。(下转第1941页)Lout] DWORD *pRevised Update Rate中华测控网第10期陈慧玲,等:基于ARM的工业秤能转速机构的研究与开发表1实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o85|881.8282583参考文[]陈伯时,电力拖动自动控制系统[M].北京:机械工业出版处理的转速4低刚本9低《794《纸4中纸3处理后的转速444平43[2周立功,深人浅出ARM-LPC3xN24xM.北京,北京航空航天大学出版社,20054总结与展望[3]曲家骐,王季秩,伺服控制系统中的传感器CM].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LPC2l19设计开发的高精度多功能转速测[4]PCA82C250CAN收发器应用指南[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机及单片机数据通信计术[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,2000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,由于LPC2l!9芯片功能比较强大,可以扩展其它功能,针对不[7] Ipe microcontroller family[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,存档,能够确保生产的顺利进行,它是整个系统的中枢系统,在电路设计上釆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,微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4上位机及其管理系统软件位机保存发甲醇时的重要数据,一旦网络接通,立即将发甲醇信息传送至上位机。大多数情况下,都是采用主机控制的上位机系统主要由工控机和打印机等组成。上位机开发软件采用西门子的组态软件 WINCC( OPC Client),数据库采用方式。Microsoft SQL Server,实现信息的存储和读取等等-。5总结wNCC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灌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具备了该系统的全部优点。OFPC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度运转。考文献:11] OPC Foundation, OPC Data Access Automation Inter-face standard Version2. 01 [s]41,周云飞唐小璃,蒋于COM技术和OPC展范的开放式结构数控系统研究[J].中国机械工程[3]李蕾,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.a[ SIEMENS SIMATIC winCC通讯手册,第二册J].工业控制计算机中国煤化工CNMHG化与驱动集团.深人浅北京.北京航空航天大学图3甲酹燕装系统现场截图出版社,2004.华测控网