［摘要］：OPC是一个开放的工业接口标准,被用于过程控制和制造业自动化系统。本文通过OPC接口在PID优化整定系统中的应用,介绍了DCS和OPC的基本概念,以及OPC接口的相关知识和数据存储访问方式;同时结合实际介绍了为实现各系统间数据交换,应用OPC通讯技术所搭建的系统网络结构,以及OPC服务器端和客户端开发的基本步骤,数据存储过程的实现;最后,讨论了PID优化整定系统中OPC接口的应用在工业现场领域中的优点以及发展前景。

［关键词］：PID 优化整定系统 OPC

　
4、PID优化整定系统OPC接口的架构与实现

　　4.1 PID优化整定系统的软、硬件结构

　　PID优化整定系统的硬件为一台装有OPC接口客户端程序的PC机，根据实际情况分别采 用添加网卡或使用路由器的方式接入到控制系统的工程师站上，使PID优化整定系统与工程 师站处在同一局域网内。如果原有的工程师站上配有双网卡，则直接使用网线与工程师站连 接；如果没有双网卡，或不方便接入的，则添加路由器，将两台机器接入同一网内。

 



　　图2 系统网络结构图

　　PID优化整定系统的软件是指优化整定PC机上装有的自行开发的PID优化整定软件。数 据采集的通讯接口方式使用OPC自动化接口方式，数据采集所搭建的环境结构如图2所示。

　　4.2 OPC接口的实现

　　由图2可以看出，整个系统的服务器端采用DCS提供的OPC接口，在工程师站上放置使 用OPC数据访问接口编写的OPC应用程序，它主要有两个方面的功能：一是作为控制系统的 客户端，连接下位机与上位机，读取现场数据；二是作为PID优化整定系统的服务器端，连 接PID优化整定系统与下位机，将数据读取到PID优化整定站，供后期数据计算使用。而数 据采集部分的客户端，则放置在PID优化整定站，是使用VB语言，按照OPC自动化访问接口 编写的应用程序。读取数据后，将相关数据保存在Access数据库中，以便于以后随时查询使 用。在全部数据读取过程中，应用的网络协议主要为TCP/IP协议。

　　4.2.1 OPC服务器端的实现

　　根据不同工厂DCS设备或者工程师站操作系统的具体情况，服务器端分别采用两种接口 方式，即自动化接口和自定义接口编写服务器端程序。例如，对于YOKOGAWA CS3000 DCS， 采用的是VB编写的自动化接口方式；对于ROSEMOUNT DELTA V DCS采用的是C 编写的 自定义接口方式。

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4.2.2 OPC客户端的实现

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　　客户端的主要实现方式是OPC自动化接口方式，使用VB编写应用程序。对于工厂各装 置回路中pv（实测值）、sv（设定值）、mv（阀门开度）参数的采集使用同步通讯的方式； 而对于回路控制的自动、手动情况的采集则使用订阅通讯的方式，即在参数（控制状态）发 生改变时主动通知客户端程序。 OPC数据访问对象由分层结构组成，它由上而下包括OPC服务器对象（OPCServer）、 组对象（OPCGroup）、项对象（OPCItem），在设计OPC客户端程序时，基本按照以上顺 序进行连接。对于OPC自动化接口方式，OPC基金会专门为它的开发提供了“自动化包装器” OPCDAAuto.dll，在编写程序前，应该首先在VB项目中引用该动态链接库，这样才能调用 OPC自动化规范中定义的属性、方法和事件。客户端程序设计的基本步骤如下：

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　　（1）在VB工程中添加对OPCDAAuto.dll的引用。

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　　（2）声明OPC对象。

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　　（3）连接OPC服务器，创建OPC对象。设计时需要调用OPC服务器对象的“Connect” 方法，和OPC服务器建立连接。之后，用OPC服务器对象的“OPCGroups”属性生成一个组 集合，再调用“Add”方法在OPC组集合中添加新的OPC组。最后，在对OPC服务器进行访 问前，要使用“OPCItems”属性生成项集合，并使用“Add”添加新的OPC项。

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　　（4）读取数据。对于装置回路PID参数采集采用同步读取方式，对于装置回路的控制 状态采集采用订阅读取方式；最多可同时读取16条回路的参数。

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　　（5）删除OPC对象，断开与服务器的连接。连接着OPC服务器的OPC应用程序，在退 出之前必须断开与OPC服务器的连接。否则，OPC服务器不知道OPC应用程序的退出，计算 机资源就一直不能被释放，长此以往，会造成计算机资源枯竭而产生严重问题。断开连接时， 使用“Disconnect”方法；并将OPCItems、OPCGroup和OPCServer都置为Nothing，删除对象。

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　　4.3 数据存储及导出的实现

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　　为了给后期PID优化整定提供大量完整的数据，在数据采集过程中需要将大量数据保存 在Access数据库中，以备使用。由于同时读取多条回路，数据量很大，为避免在最后保存数 据时由于数据量过大而造成时间过慢，甚至是死机现象，设计时采取每读取30个数据自动保 存一次的方法。另外，在把数据导出到Excel过程中，由于Excel自身的限制，一张Sheet保存 的数据有限，为了避免数据溢出，设计成每保存一定数据自动生成一张新的Sheet进行存储。

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　　5、结束语

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　　以OPC为接口通讯方式的数据采集模块是PID优化整定系统的基础，该模块及整个PID 优化整定系统的设计都相对独立于现场工程师站，使用OPC通讯也只进行读操作而不进行写 操作。该设计的好处是，既能使两台机器互相没有影响，又能使客户端采集到全部DCS数据。 鉴于石油化工企业的重要性，数据采集只读不写，具有较好的安全性，可以保证原系统数据 的安全和纯洁，也避免了数据错误造成的影响，保证了生产的安全。目前，PID优化整定系 统经过实验室长期检验，已经稳定的运行于国内许多石油化工企业中，且运行状况良好。 现在，绝大多数工控厂商为实现系统的开放性，其DCS都提供了OPC接口。同时，OPC 基金会也在不断推出新的产品，从OPC DA到OPC XML-DA，再到OPC UA。OPC必然会向 更为广泛的跨语言、跨平台、企业级的方向发展。

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