基于OPC的DCS與PLC系統的通訊方案
上海槽烴熱電有限責任公司
來源：中國自動化網
摘要： 上海槽烴熱電有限責任公司蒸汽-燃氣聯合循環機組輔機控制系統包括化學水處理和熱網系統等(簡稱BOP)。燃機控制系統采用美國GE公司制造的MARK VI系統，余熱鍋爐及公用部分控制系統采用美國西屋公司制造的Ovation DCS，化學水處理和熱網部分控制系統采用國電南瑞科技股份有限公司制造的GKS lO00監控系統。GKSlO00監控系統采用上位機、PLC相結合的控制方式，選用施耐德電氣公司的MODICON QUANTUM系列PLC和INTELLUTION公司的IFIX上位機軟件，在DCS集控室實現對BOP的監控和BOP無人值班。
Abstract：
Key words :
上海槽烴熱電有限責任公司蒸汽-燃氣聯合循環機組輔機控制系統包括化學水處理和熱網系統等(簡稱BOP)。燃機控制系統采用美國GE公司制造的MARK VI系統，余熱鍋爐及公用部分控制系統采用美國西屋公司制造的Ovation DCS，化學水處理和熱網部分控制系統采用國電南瑞科技股份有限公司制造的GKS lO00監控系統。GKSlO00監控系統采用上位機、PLC相結合的控制方式，選用施耐德電氣公司的MODICON QUANTUM系列PLC和INTELLUTION公司的IFIX上位機軟件，在DCS集控室實現對BOP的監控和BOP無人值班。
一、系統通訊
1.1 直連方案
在原BOP中增加1臺上位機操作員站，配置及功能與原上位機操作員站相同，并將該站放置在DCS集控室。這樣，運行人員就可以在DCS集控室對BOP進行監控，其系統結構見圖1。
該方案系統結構簡單，技術上易于實施，僅需要增加1臺操作員站。由于DCS集控室距離BOP較遠，需采用光纖通訊，并且DCS網絡與BOP網絡相互獨立，無法形成統一的數據庫。
1.2 Modbus方案
采用Modbus協議實現DCS與BOP PLC系統的聯網。Modbus協議是國際標準通訊規約，Ovation
DCS和MODICON QUANTUM系列PLC均支持該協議，其系統結構見圖2。
該方案可使DCS通過Modbus協議直接對PLC進行讀寫操作，從而實現在DCS集控室監控BOP;在DCS側形成一個完整的數據庫，且無需增加過多的額外設備。不足之處是:MODICON QUANTUM系列Pl，C的ModbuS接口為RS2.32口，遠距離通訊時需要轉換為RS485，通訊介質為屏蔽雙絞線;Modbus通訊速率較低，當通訊數據量大時，會造成網絡堵塞;采用熱備配置的BOP PLC系統，主、從控制器切換時會造成數據在切換過程中的丟失。
1.3 OPC方案
DCS、PLC都具有OPC接口能力，采用OPC技術實現DCS與BOP PLC系統的聯網，其系統結構見圖3。
1.3 OPC方案
DCS、PLC都具有OPC接口能力，采用OPC技術實現DCS與BOP PLC系統的聯網，其系統結構見圖3。
相對于直連方案和Modbus方案，OPC方案具有以下主要特點:
(1)Ovation DCS和BOP PLC系統上位機軟件IFIX均基于(JPC標準開發，且DCS的操作員站和BOP PLC系統上位機均支持以太網通訊，因此易于實現。
(2)DCS數據庫和ROP PLC系統數據庫在DCS中可以整合為一個數據庫，完全實現在DCS上對BOP的監控。
(3)采用快速光纖以太網可保證網絡的暢通和整個系統的性能，且網絡拓撲結構簡單，需要額外增加的設備較少。
(4)當BOPPLC系統發生雙機熱備切換時，DCS和PLC系統的通訊仍然能夠正常進行，無需專門設計切換電路。
二、OPC方案的實現
BOP的化學水處理控制系統和熱網控制系統軟、硬件配置基本一致。本文僅以化學水處理控制系統為例，對OPC方案的應用加以說明。
2.1 建立以太網
在DCS與化學水處理控制系統聯網之前，各自網絡為獨立的局域網(以太網)。為了實現OPC方案，首先必須建立兩個系統之間的光纖以太網。為了保證各自網絡的相對獨立和安全性，兩個局域網的網段不一樣，因此需設置網關和路由才能在兩個系統之間建立一條以太網通道。
2.2 設置OPC服務器和客戶端
確認OPC服務器(SERVER)的上位機安裝的是帶有OPC服務的IFIX，且運行IFIX時，必須啟動IFIX的OPC服務(一個名為OPC2OiFTX.EXE的可執行文件)。
OPC基于Microsoft Windows的對象鏈接和嵌套(Active X)、部件對象模型(COM)和分布式部件對象模型(DCOM)技術，因此需要修改OPC SERVER的IFIX操作員站以及作為OPC客戶端(CLIENT)的DCS操作員站的DCOM配置，才能建立OPC SERVER和OPC CLIENT之間的正確連接。這是建立SERVER/CLIENT結構的關鍵一步。
(1)OPC SERVER的DCOM設置 作為OPC SERVER的IFIX操作員站所使用的計算機操作系統為Windows2000，因此本文以Window2000操作系統為例說明DCOM的設置。1)點擊"開始"菜單中的"運行"，在彈出的對話框中輸入"DCOMCNFG"打開DCOM的設置頁面;2)在"總體默認屬性"頁面上，選擇"在這臺計算機上啟用分布式COM"選項，同時將"默認身份級別"設置為"無";3)在"總體默認安全機制"頁面上，確認"默認訪問權限"和"默認啟動權限"的默認值中無"Everyone"存在。如果"Everyone"存在，應用服務器將不能正常啟動;4)在"常規"頁面中，雙擊應用服務器IFIX OPC SERVER，打開其DCOM屬性設置，將"常規"頁面中的"身份驗證級別"改為"無";在"位置"頁面上選中"在這臺計算機上運行應用程序"選項;在"安全性"頁面中，所有的選項都選擇"使用自定義訪問權限"，編輯每一個權限，將"Everyone"加入用戶列表中;在"身份標識"頁面中，選擇"交互式用戶"。
(2)OPCCLIENT的DCOM設置 作為OPC CLIENT的Ovation DCS操作員站所使用的計算機操作系統為Windows xp，具體設置可以參閱DCS的相關手冊，該部分工作由DCS廠家完成，在此不進行詳述。
(3)在OPC CLIENT上訪問OPC SERVER 正確配置了OPC SERVER和CLIENT的DCOM后，就在DCS和BOP PLC系統之間構建了一條基于OPC的網絡通道，從而將BOP的過程數據庫納入DCS過程數據庫中，實現在DCS操作員站上對BOP的監控。
三、結語
上海漕烴熱電有限責任公司的DCS與BOP PLC系統的通訊選用的是基于OPC方案，該方案實現了在DCS集控室對BOP的監控和無人值守。通過一段時間的運行，該方案也暴露出一定的問題，主要是在DCS操作員站啟動OPC通訊時，OPC CLIENT會對OPC SERVER寫數據(如設定值)，影響PLC系統的正常運行。該問題可以通過對DCS進行設置和編寫程序得到解決，經完善后系統目前運行穩定。
(1)Ovation DCS和BOP PLC系統上位機軟件IFIX均基于(JPC標準開發，且DCS的操作員站和BOP PLC系統上位機均支持以太網通訊，因此易于實現。
(2)DCS數據庫和ROP PLC系統數據庫在DCS中可以整合為一個數據庫，完全實現在DCS上對BOP的監控。
(3)采用快速光纖以太網可保證網絡的暢通和整個系統的性能，且網絡拓撲結構簡單，需要額外增加的設備較少。
(4)當BOPPLC系統發生雙機熱備切換時，DCS和PLC系統的通訊仍然能夠正常進行，無需專門設計切換電路。
二、OPC方案的實現
BOP的化學水處理控制系統和熱網控制系統軟、硬件配置基本一致。本文僅以化學水處理控制系統為例，對OPC方案的應用加以說明。
2.1 建立以太網
在DCS與化學水處理控制系統聯網之前，各自網絡為獨立的局域網(以太網)。為了實現OPC方案，首先必須建立兩個系統之間的光纖以太網。為了保證各自網絡的相對獨立和安全性，兩個局域網的網段不一樣，因此需設置網關和路由才能在兩個系統之間建立一條以太網通道。
2.2 設置OPC服務器和客戶端
確認OPC服務器(SERVER)的上位機安裝的是帶有OPC服務的IFIX，且運行IFIX時，必須啟動IFIX的OPC服務(一個名為OPC2OiFTX.EXE的可執行文件)。
OPC基于Microsoft Windows的對象鏈接和嵌套(Active X)、部件對象模型(COM)和分布式部件對象模型(DCOM)技術，因此需要修改OPC SERVER的IFIX操作員站以及作為OPC客戶端(CLIENT)的DCS操作員站的DCOM配置，才能建立OPC SERVER和OPC CLIENT之間的正確連接。這是建立SERVER/CLIENT結構的關鍵一步。
(1)OPC SERVER的DCOM設置 作為OPC SERVER的IFIX操作員站所使用的計算機操作系統為Windows2000，因此本文以Window2000操作系統為例說明DCOM的設置。1)點擊"開始"菜單中的"運行"，在彈出的對話框中輸入"DCOMCNFG"打開DCOM的設置頁面;2)在"總體默認屬性"頁面上，選擇"在這臺計算機上啟用分布式COM"選項，同時將"默認身份級別"設置為"無";3)在"總體默認安全機制"頁面上，確認"默認訪問權限"和"默認啟動權限"的默認值中無"Everyone"存在。如果"Everyone"存在，應用服務器將不能正常啟動;4)在"常規"頁面中，雙擊應用服務器IFIX OPC SERVER，打開其DCOM屬性設置，將"常規"頁面中的"身份驗證級別"改為"無";在"位置"頁面上選中"在這臺計算機上運行應用程序"選項;在"安全性"頁面中，所有的選項都選擇"使用自定義訪問權限"，編輯每一個權限，將"Everyone"加入用戶列表中;在"身份標識"頁面中，選擇"交互式用戶"。
(2)OPCCLIENT的DCOM設置 作為OPC CLIENT的Ovation DCS操作員站所使用的計算機操作系統為Windows xp，具體設置可以參閱DCS的相關手冊，該部分工作由DCS廠家完成，在此不進行詳述。
(3)在OPC CLIENT上訪問OPC SERVER 正確配置了OPC SERVER和CLIENT的DCOM后，就在DCS和BOP PLC系統之間構建了一條基于OPC的網絡通道，從而將BOP的過程數據庫納入DCS過程數據庫中，實現在DCS操作員站上對BOP的監控。
三、結語
上海漕烴熱電有限責任公司的DCS與BOP PLC系統的通訊選用的是基于OPC方案，該方案實現了在DCS集控室對BOP的監控和無人值守。通過一段時間的運行，該方案也暴露出一定的問題，主要是在DCS操作員站啟動OPC通訊時，OPC CLIENT會對OPC SERVER寫數據(如設定值)，影響PLC系統的正常運行。該問題可以通過對DCS進行設置和編寫程序得到解決，經完善后系統目前運行穩定。
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