OPC技術在基于Wincc的選煤廠實時監控系統中的應用

朱正軍

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

OPC技術在基于Wincc的選煤廠實時監控系統中的應用

朱正軍1,2

(1.中煤科工集團唐山研究院有限公司，河北 唐山 063012；2.河北省煤炭洗選工程技術研究中心，河北 唐山 063012)

在Wincc平臺上采用OPC技術，將選煤廠中來自不同廠家、使用不同控制器的設備或子系統集成，即可架構統一的實時監控系統，實現對全廠設備運行情況的實時監控。就山西興縣東風選煤廠的實時監控系統來說，只需編寫一個Wincc程序，就可實現對集中啟停車系統、密度控制系統、浮選自動加藥系統等的實時監控，既能降低開發工作量和成本，又便于管理操作，且擴展十分方便。

OPC技術；Wincc組態軟件；實時監控系統

根據我國煤炭工業規模化、集約化發展要求，選煤廠規模化、裝備大型化、生產自動化成為選煤工業的發展方向，大型、可靠、自動化選煤技術成為主要發展趨勢[1]。目前，我國選煤廠已經出現各種各樣的自動化設備和系統，如跳汰機、濃縮機、壓濾機集中啟停車控制系統，密度控制系統，浮選自動加藥系統[2]等。這些設備和方案往往來自不同的廠家，采用不同品牌的控制器和儀表，且配備有各自的上位機監控程序。如果對每個系統都單獨監控，既不便于管理，又浪費資源，還會增加設計人員的工作量。如何方便、快捷地架構一個完善的實時監控系統，實現對所有設備的監控和操作是一個亟待解決的問題。OPC技術與Wincc組態軟件的聯合應用能夠很好的解決這個問題[3]。

1 OPC技術的應用特點

1.1 OPC技術概述

OPC是Object Linking and Embedding for Process Control的縮寫，即把OLE應用于工業控制領域，它不是純粹的硬件或軟件，而是一種標準與規范。OPC規范的實質包括服務器和客戶端兩部分，服務器的功能是與下位機進行數據交換，其中包含大量的通訊程序和數據存貯程序[4]，同時提供標準的OPC接口，供客戶端程序使用。程序接口實現標準化后，軟件商只需開發面對服務器的程序，而不用針對不同的硬件設備開發不同的硬件驅動程序[5]。OPC系統配置示意圖如圖1所示。

圖1 OPC系統配置示意圖

OPC服務器軟件和設備由設備廠家提供，OPC客戶端程序既可以自己開發，又可以使用現有的監控組態軟件編寫，配置好客戶端與服務器端的OPC接口即可實現實時通訊[6]。只要符合OPC服務器的規范，OPC客戶端都可與其進行數據交互，而無需了解設備究竟是PLC還是儀表[7]；甚至可以在數據庫上建立OPC規范，使OPC客戶與其進行數據交互。通過標準的OPC接口，不同制造商的設備和應用程序能以統一的方式相互結合。

1.2 Wincc作為OPC客戶端的優勢

在以往的選煤廠集中控制系統設計中，Wincc的穩定性和強大功能已經得到廣泛認可。它提供了所有最重要的通訊通道，除了用于連接到Simatic S5/S7/505控制器的通訊專用通道外，還有如OPC、Profibus-DP/FMS和DDE等非專用通道[8]。由于主流的控制器制造商都為其硬件提供了相應的OPC服務器，因而事實上可以不受限制地將各種硬件連接到Wincc。只要裝上相應的OPC服務器軟件，就可使用Wincc作為客戶端通過OPC通道訪問服務器數據。而且Wincc本身既可以作為OPC客戶端，又可以作為OPC服務器，十分便于擴展[9]。

采用Wincc和OPC功能編寫上位機程序，既保留了Wincc運行穩定、操作簡單、運行界面友好的特點，又能與任何支持OPC功能的控制器或智能儀表進行通訊。由于主流的控制器都支持OPC功能與以太網通訊，程序開發人員無需掌握種類繁多的組態軟件，只需編寫一個Wincc程序，通過OPC功能將不同的系統集成即可，大大降低了軟硬件的成本投入。如果有更多的設備加入系統，硬件上只需增加一根網線，軟件上安裝該設備相應的OPC服務器軟件即可。

2 實時監控系統的實現

以山西興縣東風選煤廠的實時監控系統為例，詳細說明OPC技術與Wincc組態軟件的聯合應用情況。該選煤廠是一座原煤洗選能力為1.20 Mt/a的煉焦煤選煤廠，采用重介選煤工藝。在實時監控系統設計中，上位機采用西門子公司的Wincc6.2組態軟件，需要監控的設備包括羅克韋爾公司和西門子公司兩個品牌不同的控制器，即集中啟停車系統、密度控制系統、浮選自動加藥系統使用的是羅克韋爾公司的控制器，濃縮機使用的是西門子200控制器。

在監控系統中，Wincc作為客戶端，羅克韋爾公司的RSLinx軟件[10]和西門子公司的Pc Acess軟件分別作為服務器，其中Rslinx用于監控集控、密控、浮選自動加藥系統中的下位機數據，作為OPC的服務器1；Pc Acess用于監控由西門子200控制器控制的濃縮機的運行數據，作為OPC服務器2。客戶端與服務器之間通過OPC通道交換數據。為實現對有關系統設備的統一監控，在組態軟件Wincc6.2的基礎上，結合OPC技術編寫上位機監控程序。實時監控系統結構示意圖如圖2所示。

圖2 實時監控系統結構示意圖

在工控機上安裝好Wincc、Rslinx和Pcacess軟件，接下來主要介紹Wincc和RSLinx的OPC通訊過程，總的來說可以分為五步，具體步驟如下：

第一步：在Wincc中添加OPC驅動程序，如圖3所示。

第二步：新建驅動程序連接，如圖4所示。

圖4 添加驅動程序連接

第三步：指定系統參數，如圖5所示。

圖5 指定系統參數

第四步：通過Rslinx連接各子系統中的1769-L32E、1769-L33、1766-L32aa控制器。RSLinx 配置好后，在Wincc里新建用于監控的變量。RSLinx與羅克韋爾公司PLC的通訊，參照相關操作說明處理。

第五步：OPC變量在Wincc變量中屬于外部變量，系統要求提供外部變量的參考地址，即要進行OPC 通訊的數據的地址。利用RSLinx的Edit菜單下的Copy DDE/OPC Link功能，找到要通訊的地址的OPC 鏈接格式。連接方法如圖6所示。

圖6 連接OPC變量

完成上述五個步驟后，Wincc就可以作為OPC客戶端，通過Rslinx服務器監控并操作集控、密控、浮選自動加藥系統。同理，Wincc也可通過Pcacess監控使用西門子200控制器的濃縮機運行狀況。

3 結語

通過OPC技術將羅克韋爾公司和西門子公司不同系列的控制器集成到一個實時監控系統中，解決了不同廠家設備難以集中監控的難題。這樣不但降低了硬件成本，而且減小了軟件開發的工作量，便于用戶操作使用。隨著選煤廠自動化程度的提高，必將有更多的設備和系統需要加入到實時監控系統，該技術也將得到更廣泛的應用。

[1] 程宏志.發展煤炭洗選 促進節能減排[C]//《選煤技術》編輯部. 2014 年全國選煤學術交流會論文集. 唐山：《選煤技術》雜志出版社，2014:1-4.

[2] 史記錄，朱正軍.浮選自動加藥裝置的研制與應用[J].選煤技術，2014(3).

[3] (德)馬 科. OPC統一架構[M]. 馬國華，譯.北京:機械工業出版社，2012.

[4] 范文慶，周彬彬，安 靖. Windows API開發詳解[M]. 北京:人民郵電出版社,2011.

[5] 施 仁.自動化儀表與過程控制(第五版)[M].北京:電子工業出版社，2011.

[6] 蘇昆哲.深入淺出西門子WINCC V6[M]. 北京:北京航空航天大學出版社,2005.

[7] 劉華波，王 雪，何文雪,等.組態軟件Wincc及其應用[M].北京:機械工業出版社,2009.

[8] 廖常初. S7300/400PLC應用技術[M].北京：機械工業出版社，2011.

[9] 梁綿鑫,邊春元.Wincc基礎及應用開發指南[M].北京：機械工業出版社，2009.

[10] 錢曉龍，趙 強，李成鐵.ControlLogix系統組態與編程：現代控制工程設計[M].北京：機械工業出版社，2013.

The application of OPC in the real-time monitoring system based on Wincc of coal preparation plant

ZHU Zheng- jun1,2

(1. China Coal Technology & Engineering Group Tangshan Research Institute Co., Ltd., Tangshan, Hebei 063012,China; 2.Coal Preparation Engineering & Technology Research Center of Hebei Province, Tangshan, Hebei 063012,China)

Equipment operation can be real-time monitored by a system with OPC on the Wincc platform. This integrated system consists of different device or subsystem that use different controllers in coal preparation plant. In Dongfeng coal preparation plant of Xing county of Shanxi province, all that is needed to program a Wincc, so that real-time central control system monitoring is achieved, such as start-up and shut-down system, density control system, automatic flotation reagent adding system and so on. It is easy to manage coal preparation plant and expand system as well as can reduce cost and workload.

OPC; configuration software of Wincc；real -time monitoring system

TD948.9

A

1001-3571(2015)04-0079-03

2015-04-07

10.16447/j.cnki.cpt.2015.04.022

朱正軍(1987—)，男，湖北省荊州市人，助理工程師，碩士，從事選煤廠電氣控制和供配電設計調試工作。

E-mail：18633966869@126.com Tel：18633966869