OPC UA技術在冶金設備監測系統中的應用

段德意

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照276800）

OPC UA技術在冶金設備監測系統中的應用

段德意

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東日照276800）

以冶金現場設備檢測系統的搭建為基礎來對OPC UA技術的相關規范進行必要的研究，通過OPC UA服務器以及客戶端的開發實現對冶金設備運行狀態的實時監控，并制定應對故障的相關方案。

OPC UA；服務器；客戶端；冶金

OPC UA技術是在工業控制方面具有不可替代作用的專業技術，尤其是在實時性以及跨平臺的使用方面，通過OPC UA技術的使用能夠較好地解決工業現場監控過程當中的相互通信，底層設備以及各子系統之間的相互操作的難題。伴隨著網絡、通信以及計算機技術的不斷發展，工業生產的相關信息的傳輸已覆蓋工段、車間、工廠企業甚至世界各地。當前，溝通領域也從最開始的最底層的設備的控制開始延伸到企業管理的各個層次當中。但是，由于工業系統本身來自不同的生產廠家和不同的技術平臺，工業以太網技術以及多種現場總線在并存發展過程當中，同時PLC、數據采集板卡以及工業控制的計算機和DCS控制系統也在逐步的發展過程當中，所以工業生產技術目前也正面臨著如何更好的解決系統當中不同技術之間的相互操作性以及方位的相關問題。

1　OPC UA技術的相關概述

OPC UA技術出現之前，通信接口規范基本上都是在微軟的COM/DCOM技術之上的，而該平臺最大的缺點就是局限性較大而且不夠靈活。為了能夠解決此問題，OPC基金組織在此基礎上發布了全新的數據通信統一的方法也就是所說的OPC統一架構。

與之前的技術相比，OPC UA技術已經可以脫離DCOM技術的限制，其本身具有一個全新的面向服務的體系架構，通常指的就是SOA體系結構，把相應程序的不同功能單元通過接口和契約聯系起來。截止目前，OPC UA技術已完全獨立成為相關操作平臺及嵌入式的自動組件之間的一個連接橋梁，該技術不受平臺的限制，獨立實現與服務的硬件平臺，其基礎組件是在信息建模以及數據的傳輸。在通信的安全性以及信息建模方面存在著巨大的優勢。OPC UA基礎上的信息模型已經完全脫離了傳統觀念上的特定協議映射，可以添加全新的協議，而且其系統內部也包含了比較豐富的信息模型，從而更加方便地為提供的相關數據建立全新的模型。以比較抽象的定義來對于OPC UA進行定義，其通常采用傳輸機制在服務器以及客戶端之間來進行數據的交換。在這個背景下OPC UA客戶端可以輕松地對最小的數據進行訪問，并且不需要對于復雜系統的整個模型來進行了解［1］。而且，OPC UA還可以對串通的OPC功能進行成功覆蓋。

也就是說，OPC UA技術是基于傳統的OPC技術發展而來，OPC UA技術使得現場信息的采集與傳輸更具有實時性、安全性和可靠性，更有利于工廠生產底層與企業層面的傳輸和溝通，更有利于企業的生產掌控。

2　冶金設備的相關監測系統

冶金設備的監測系統主要由控制層、管理層以及現成設備層共同的組成。由于各類的傳感器的性高以及底層的設備之間存在巨大的不同，可能會導致管理層、控制層與設備層之間通信存在一定的問題，而如今OPC UA技術的出現則很好地解決了跨平臺的通信問題。工程師可以通過管理層的界面方便的對于現場設備的實時運行數據以及運行的狀態進行掌握［2］，如果在操作的過程當中出現問題可以隨時進行控制指令的發出，這依靠OPC UA的客戶端就可以輕松實現。而控制層的主要任務則是對于管理層面發出的任務進行執行并且對于底層設備的運行信息來進行采集。其主要有基于OPCUA的服務器以及現場設備的檢測點，如冶金設備的儀表、設備、傳感器等共同組成。現場設備層則主要包括冶金工業的相關現場設備，比如鍋爐、加熱爐、軋機等設備。冶金設備的檢測系統一方面對正常的系統設備進行數據采集并運用到相應程序連鎖及后續控制中，進行檢測同時也可以畸形連續的檢測；另外一方面對于各種的設備出現異常狀況時的實時檢測功能，在此過程當中一旦出現意外情況，就可以第一時間的通過客戶端來向相關操作或維護人員輸送相關的數據狀態，或者經過系統的相關邏輯自動處理的數據，而且其本身可以進行走動的控制和處理。這對于降低冶金現場的安全隱患具有十分重要的意義。

3　OPC UA在設備監測系統中的應用

3.1基于對現場設備狀態信息采集

該系統需要對現場設備運行狀態信息數據進行采集匯總，主要針對冶金現場生產線上的設備運行狀態，如爐內溫度、煤氣壓力及流量、鍋爐液位、連鑄坯鋼溫等信息狀況，通過對現場設備的實時采集有利于生產的調控［3］，以及對現場設備狀況的了解，避免設備運行故障，保障現場生產的順行。通過系統采集現場設備實時數據，有利于操作人員及時了解現場設備動態，可減少人員的點檢時間，減少工作勞動量，節約了大量成本。

3.2OPC UA服務器開發

OPC UA服務器主要針對現場底層的設備數據采集并通過一定的運算方法對數據進行優化及顯示，并對其進行封裝，這樣可以一個客戶端或者多個客戶端使用一個統一的采集現場設備數據方法，對于現場設備簡單的運行或者停止可直接有操作人員通過客戶端實現，并由服務器執行操作的觸發條件對現場設備進行控制和監控，從而達到對現場設備的操作與實時監控效果。本系統的設計是在Visual Studio 2010環境下編譯設計完成的，并利用C++語言編寫實現基于OPC UA技術的服務器。

4　現場實例應用

系統對現場設備組建設計完成后，通過運行整個系統可對現場設備進行動態實時監控，通過在客戶端界面上選擇不同的按鍵對相應的設備進行監控和實時數據傳遞，通過對加熱爐燃燒系統實時數據和爐內溫度狀態為例，在客戶端上點擊“Connect”按鍵，客戶端將會連接相應加熱爐服務器對其設備運行狀態進行實時檢測，選擇1#加熱爐并點擊“Read”按鈕，可快速地執行讀取服務器地址空間以及設備數據的命令，這樣可看到1#加熱爐內的各個區域的溫度及各個燒嘴閥的運行狀態，實現了對現場冶金設備的遠程監控，當發現閥故障或者溫度檢測異常時，可對相應的區域進行處理操作，能及時修正該區域的異常狀況，為設備順行打下良好基礎。

5　結束語

該系統采用的OPC UA接口，有利于現場設備管理層與控制層相互通信，方便工業生產的調控，有利于對設備狀態的運行狀態進行匯總，在現代工業生產中具有推廣的價值。

［1］朱海歐，汪蓉，盧志剛，等．裝飾材料中揮發性有機物檢測技術的研究進展［J］．環境科學與技術，2011，34（9）：73-81．

［2］彭燕，沈照理，曹小安．室內空氣中揮發性有機物污染研究現狀［J］．環境科學與技術，2008，31（6）：51－57．

［3］張靖，邵敏，蘇芳．北京市大氣中揮發性有機物的組成特征［J］．環境科學研究，2004，17（5）：1-5．

App lication of UA OPC Technology in MetallurgicalEquipmentMonitoring Syste m

DUAN De-yi
（Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.，Ltd.，Rizhao Shandong 276800，China）

To monitor system for equipment in metallurgical field build based on OPC UA technology related specifications were necessary to study，to achieve the real-time monitoring the running state of the metallurgical equipment through the OPC UA server and client development，and to develop failure to deal with the relevant program.

UA OPC；server；client；metallurgy

TP29

B

1672-545X（2016）05-0227-02

2016-02-23

段德意（1981-），男，山東萊蕪人，本科，工程師，從事冶金設備管理與開發。