PID優(yōu)化整定系統中OPC接口的研究與應用

摘要：OPC是一個(gè)開(kāi)放的工業(yè)接口標準,被用于過(guò)程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統。本文通過(guò)OPC接口在PID優(yōu)化整定系統中的應用,介紹了DCS和OPC的基本概念,以及OPC接口的相關(guān)知識和數據存儲訪(fǎng)問(wèn)方式;同時(shí)結合實(shí)際介紹了為實(shí)現各系統間數據交換,應用OPC通訊技術(shù)所搭建的系統網(wǎng)絡(luò )結構,以及OPC服務(wù)器端和客戶(hù)端開(kāi)發(fā)的基本步驟,數據存儲過(guò)程的實(shí)現;最后,討論了PID優(yōu)化整定系統中OPC接口的應用在工業(yè)現場(chǎng)領(lǐng)域中的優(yōu)點(diǎn)以及發(fā)展前景。

　　1、引言

　　隨著(zhù)國內外石油化工領(lǐng)域工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，采用先進(jìn)技術(shù)對現有裝置進(jìn)行技術(shù)改 造，逐步提高裝置的生產(chǎn)規模和工藝技術(shù)水平，提高裝置的經(jīng)濟效益是一種必然的趨勢。在 此趨勢下，很多企業(yè)希望通過(guò)先進(jìn)控制的方法達到以上目的。而裝置先進(jìn)控制以及回路自動(dòng) 控制的基礎就是PID 參數的合適設置。 現階段 PID 參數的設置很大程度上依賴(lài)于操作工人的經(jīng)驗，對于沒(méi)有經(jīng)驗的工作人員 來(lái)說(shuō)調整PID 參數有些難度。PID 優(yōu)化整定系統正是針對此問(wèn)題，自行設計開(kāi)發(fā)的系統軟件， 其目的是為了實(shí)現PID 參數整定的簡(jiǎn)單化，對于沒(méi)有合適參數的回路通過(guò)計算得到接近的 參數值，對已有的參數給出優(yōu)化的參數值。PID 優(yōu)化整定系統的基礎是數據采集模塊。數據 采集模塊以OPC 協(xié)議作為接口通訊方式，連接DCS 工程師站與上位機進(jìn)行數據讀取。

　　2、DCS 及OPC 概述

　　DCS（Distributed Control System）集散控制系統產(chǎn)生于20 世紀70 年代，它滿(mǎn)足了大型 生產(chǎn)的自動(dòng)化要求，大大提高了單套裝置的生產(chǎn)能力[1]。在國內大型石油化工聯(lián)合企業(yè)中， 主要煉油化工裝置已經(jīng)基本實(shí)現了DCS 控制，優(yōu)化了生產(chǎn)過(guò)程并提高了生產(chǎn)效率，但由于 大多數DCS 系統是封閉系統，普遍缺乏統一、標準的開(kāi)放式接口，難以滿(mǎn)足企業(yè)信息化和 管控一體化的發(fā)展要求。為了解決這些問(wèn)題，一些與微軟公司合作的自動(dòng)化硬件和軟件供應商聯(lián)合制定了一套稱(chēng)為OPC 規范的接口協(xié)議，以此來(lái)提高過(guò)程控制工業(yè)中的自動(dòng)化／控制 應用程序，現場(chǎng)系統／設備以及商業(yè)／辦公室應用程序之間的互操作性[2]。

　　OPC是一個(gè)開(kāi)放的工業(yè)接口標準，意指用于過(guò)程控制的OLE技術(shù)[3]。OPC基于微軟的 OLE、COM和DCOM技術(shù)，包括一整套接口、屬性和方法的標準集，用于過(guò)程控制和制造 業(yè)自動(dòng)化系統[4]。OPC技術(shù)的實(shí)質(zhì)是允許任何設備與其它設備自由通訊的一種機制，是一種 用于過(guò)程控制和工業(yè)自動(dòng)化的即插即用的軟件技術(shù)，是一種過(guò)程實(shí)時(shí)數據交換的工業(yè)標準 [5]。這個(gè)接口規范不但能夠應用于單臺計算機，而且可以支持網(wǎng)絡(luò )上分布式應用程序之間的 通訊，以及不同平臺上應用程序之間的通訊。其基本思想是：每個(gè)硬件供應商為其設備開(kāi)發(fā) 一個(gè)通用的數據接口(即OPC Server)，供其它系統讀寫(xiě)信息，客戶(hù)應用軟件也可以通過(guò)OPC 規范的接口來(lái)讀寫(xiě)硬件設備的信息(作為OPCClient)。我們在使OPC時(shí)，不必關(guān)心底層硬件內 部的具體細節，只需遵循OPC數據接口協(xié)議，就能夠從不同OPC數據服務(wù)器中取得數據[6]。

　　3、OPC接口的設計

　　OPC接口的設計包括OPC服務(wù)器端和客戶(hù)端兩個(gè)部分，其實(shí)質(zhì)就是連接數據源和數據使 用者之間的通道。目前，許多DCS產(chǎn)品都推出和集成了OPC服務(wù)器，例如基于Windows操作 系統的YOKOGAWA CS3000 DCS和ROSEMOUNT DELTA V DCS。因此，設計PID優(yōu)化整定 系統的OPC接口有很大的普遍性和實(shí)用性。