基于OPC實(shí)現(xiàn)的PKS與組態(tài)王的數(shù)據(jù)通信

郭永新

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054 )

基于OPC實(shí)現(xiàn)的PKS與組態(tài)王的數(shù)據(jù)通信

郭永新

(中海石油(中國(guó))有限公司 深圳分公司，廣東 深圳 518054 )

對(duì)海上氣田平臺(tái)海管流動(dòng)性保障進(jìn)行數(shù)據(jù)分析研究，需要PKS系統(tǒng)將不同設(shè)備、不同系統(tǒng)中獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)輸出，供新軟件系統(tǒng)調(diào)用。通過(guò)OPC協(xié)議及PKS系統(tǒng)提供的OPC接口，在PKS系統(tǒng)服務(wù)器上設(shè)置OPC Server, 在組態(tài)王服務(wù)器上設(shè)置組態(tài)王OPC Client，實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王獲取PKS實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的目的。該方案的實(shí)現(xiàn)為PKS系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)及使用人員提供了新的思路及參考措施。

OPC協(xié)議 組態(tài)王 中控系統(tǒng)

某海上氣田平臺(tái)位于南海珠江口盆地，是一座集油氣處理、生產(chǎn)、計(jì)量和輸送、鉆修井、生活、動(dòng)力為一體的綜合平臺(tái)。該平臺(tái)的中控系統(tǒng)采用Experion PKS Process系統(tǒng)，該系統(tǒng)的工作模式是現(xiàn)場(chǎng)傳感器采集過(guò)程數(shù)據(jù)，PLC控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，通過(guò)組態(tài)畫面監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。PKS系統(tǒng)是基于批處理、過(guò)程控制、監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)應(yīng)用開放的混合控制系統(tǒng)，系統(tǒng)控制器集成了邏輯控制、回路調(diào)節(jié)控制、順序控制和批量控制，能完成海上平臺(tái)里常見的連續(xù)過(guò)程控制、批量處理、離散量操作、設(shè)備控制等生產(chǎn)控制。該平臺(tái)中控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

從圖1可以看出，第三方服務(wù)器通過(guò)Modbus協(xié)議，將PKS系統(tǒng)與平臺(tái)其他第三方PLC連接起來(lái)，PKS系統(tǒng)可以獲取第三方控制系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，也可以對(duì)第三方控制系統(tǒng)發(fā)出控制指令。但是PKS系統(tǒng)只能對(duì)集成的規(guī)則進(jìn)行組合，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運(yùn)算、過(guò)程處理，而不能進(jìn)行集成規(guī)則外的數(shù)據(jù)處理。

該平臺(tái)投產(chǎn)以來(lái)，由于生產(chǎn)工況的變化，需要對(duì)海管流動(dòng)性保障進(jìn)行數(shù)據(jù)分析研究，要將平臺(tái)不同系統(tǒng)的控制參數(shù)進(jìn)行建模分析，達(dá)到最優(yōu)的控制策略。因此，需要將不同系統(tǒng)的控制參數(shù)送到第三方服務(wù)器，由第三方服務(wù)器中的海管流動(dòng)性保障軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)管理、人機(jī)界面以及與核心計(jì)算模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

該平臺(tái)海管流動(dòng)性保障軟件是采用組態(tài)王6.5進(jìn)行編寫，運(yùn)用PKS系統(tǒng)的OPC功能，就可以將PKS系統(tǒng)中采集到的所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)浇M態(tài)王軟件。

1 PKS OPC

OPC(OLE for process control)即把OLE(object linking and embedding)應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。OPC采用客戶端/服務(wù)器模式,該體系是在客戶端和服務(wù)器之間建立一種通信和數(shù)據(jù)交換的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制，其實(shí)質(zhì)是在硬件供應(yīng)商和軟件開發(fā)商之間建立了一套完整的通信規(guī)范。按照設(shè)置好的通信規(guī)范,不同的軟硬件生產(chǎn)商就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，給用戶集成不同的軟硬件提供了很大的便利。OPC主要的工作原理如圖2所示。

圖1 某海上氣田平臺(tái)中控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫疽?/p>

圖2 OPC通信工作原理

為了提高系統(tǒng)的開放性，PKS系統(tǒng)為用戶提供了OPC服務(wù)器接口。用戶可以將PKS服務(wù)器設(shè)置為OPC服務(wù)器，將第三方服務(wù)器設(shè)置為OPC客戶端服務(wù)器。OPC客戶程序開發(fā)者可以在不同的軟件環(huán)境中訪問(wèn)PKS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。用戶也不必為硬件特性的改變而重新編寫程序，可直接利用C，VC或VB等程序開發(fā)工具開發(fā)應(yīng)用程序，有效地對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控和決策。PKS系統(tǒng)支持OPC技術(shù)，所以PKS系統(tǒng)可以集成不同廠商生產(chǎn)的控制系統(tǒng)，當(dāng)用戶因生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大等原因需要添加新的控制系統(tǒng)時(shí)，不必受制于系統(tǒng)提供商，而是根據(jù)實(shí)際需要靈活地選擇控制系統(tǒng)，從而大幅降低了系統(tǒng)集成的費(fèi)用。為了滿足不同的設(shè)備、工況的需要，該平臺(tái)中控PKS系統(tǒng)集成了Allen Bradley，Modicon，Siemens，Schneider等公司生產(chǎn)的不同型號(hào)的PLC共11種，組成了PLC加分散控制系統(tǒng)的形式。

2 組態(tài)王硬件設(shè)計(jì)

要在組態(tài)王上獲取PKS系統(tǒng)所集成的數(shù)據(jù)信息，需要基于PKS OPC的工作原理，將PKS系統(tǒng)設(shè)置為OPC服務(wù)器，將組態(tài)王6.5設(shè)置為客戶端服務(wù)器，具體的工作原理如圖3所示。

為了盡量避免干擾PKS系統(tǒng)的正常運(yùn)行，OPC客戶端組態(tài)王系統(tǒng)沒有直接接入原有的PKS系統(tǒng)第三方服務(wù)器，而是單獨(dú)設(shè)置通信網(wǎng)絡(luò)，組態(tài)王與PKS通信硬件配置如圖4所示。

3 設(shè)置PKS系統(tǒng)的OPC Server

為了將PKS系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)傳送給組態(tài)王軟件，需要在PKS系統(tǒng)中設(shè)置OPC Server，具體步驟如下:

1) 在Experion PKS組態(tài)工具中設(shè)置OPC服務(wù)通道，在“Quick Builder”中建立Channels通道,設(shè)置通道類型為“OPC Channel”,在main中必須填寫“OPC Channel”名字，組態(tài)王服務(wù)器機(jī)名或IP地址、組態(tài)王備用服務(wù)器機(jī)名或IP地址，組態(tài)王服務(wù)器的Prog ID值。若未設(shè)置備用的服務(wù)器，所以該項(xiàng)不填寫。

圖3 組態(tài)王與PKS系統(tǒng)通信工作原理

圖4 組態(tài)王與PKS通信硬件配置示意

2) 再建立Controllers，設(shè)置 type為“OPC Controller”。在main中“Channel name”欄中選擇對(duì)應(yīng)的“OPC Channel”。

3) 最后建立Points，在“Quick Builder”中有Analog Point， Container Point，OPC Advanced Point， Status Point 4種建點(diǎn)類型，其中常用的模擬量/數(shù)字量分別由Analog Point/Status Point建立。填寫在PKS系統(tǒng)操作站中該通信點(diǎn)調(diào)用顯示的位號(hào)，填寫PKS系統(tǒng)操作站中該通信點(diǎn)所在的Asset名稱，填寫PKS系統(tǒng)選用變量的Point ID值。

4 設(shè)置組態(tài)王 OPC Client

組態(tài)王客戶端作為OPC Client，可以通過(guò)OPC功能與PKS OPC Server連接。組態(tài)王客戶端的操作如下:

1) 查找PKS OPC服務(wù)器。在組態(tài)王6.5工程瀏覽器中，選擇“OPC服務(wù)器”，在“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)名”中輸入之前在PKS OPC Server中設(shè)置的Server節(jié)點(diǎn)名，點(diǎn)擊“查找”后，列表中會(huì)列出PKS OPC Server機(jī)器上所有的OPC服務(wù)程序，雙擊kingview.view.1，然后點(diǎn)“確認(rèn)”。

2) 組態(tài)王OPC Client定義變量。將在組態(tài)王Clinet中定義的變量與PKS OPC Server中的變量建立連接。例如定義PIT-1101，連接設(shè)備中選擇剛才定義的OPC服務(wù)器kingivew.view.1,在“寄存器”選項(xiàng)中彈出遠(yuǎn)程站點(diǎn)上的變量列表，選擇在PKS OPC Server上所希望對(duì)應(yīng)變量的域，選擇“a.value”，表明選擇該對(duì)應(yīng)點(diǎn)的數(shù)據(jù)值。

3) 設(shè)置所有變量并保存，在組態(tài)王6.5上運(yùn)行系統(tǒng)，就實(shí)現(xiàn)了組態(tài)王通過(guò)OPC向PKS系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)了。

5 結(jié)束語(yǔ)

組態(tài)王軟件是一款比較簡(jiǎn)單、易用的工程組態(tài)軟件，作為海上氣田一線的儀表工程人員來(lái)說(shuō)很容易學(xué)習(xí)并將它運(yùn)用到中控系統(tǒng)中。運(yùn)用OPC網(wǎng)絡(luò)協(xié)議及PKS系統(tǒng)提供的OPC接口，實(shí)現(xiàn)了海管流動(dòng)性保障軟件編寫。在運(yùn)用組態(tài)王6.5編寫的海管流動(dòng)性保障軟件中，不僅可以實(shí)現(xiàn)PKS數(shù)據(jù)的實(shí)在存取，也設(shè)置了歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，隨時(shí)供組態(tài)王調(diào)取使用。

PKS系統(tǒng)通過(guò)OPC協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出，是PKS系統(tǒng)收集數(shù)據(jù)的“逆向”功能，可供使用PKS系統(tǒng)的工程人員參考。

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DataCommunicationsBetweenPKSandKingviewBasedonOPC

Guo Yongxin

(CNOOC Shenzhen Branch, Shenzhen, 518054, China)

s：When analyzing and studying data on sea pipeline flow ability guarantee by offshore gas field platform,PKS system is needed to get real-time data from different equipment and systems for use in new software system.Through OPC protocol and OPC interface provided by PKS, OPC Server is set up on PKS server.Kingview OPC Client is set up on Kingview server.The purpose of obtaining real-time data from PKS is realized.The implementation of this scheme provides new ideas and reference for PKS engineering design and application.

OPC protocol; Kingview;central control system

稿件收到日期：2017-09-06，修改稿收到日期2017-10-15。

郭永新，男，2008年畢業(yè)于長(zhǎng)江大學(xué)自動(dòng)化專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)就職于中海石油(中國(guó))有限公司深圳分公司，從事海上氣田石油天然氣開發(fā)工作，任工程師。

TP336

B

1007-7324(2017)06-0046-03