控制技術(shù)計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制.2009. 17(10)Computer Measorement & Control文章編號(hào):1671- 4598(2009)10- 1937 -02中圈分類號(hào):TP273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B基于OPC技術(shù)的甲醇灌裝系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用吳祥，吳旭光，何軍紅，馮歡歡(西北工業(yè)大學(xué)航海學(xué)院，陜酉西安710072)摘要:研究了采用OPC技術(shù)作為上下位機(jī)間通信的數(shù)據(jù)中繼站，很好地解決了軟硬件間兼容性問(wèn)題;利用OPC SERVE提供的OPC接口，簡(jiǎn)單方便地實(shí)現(xiàn)了與其他系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享;此外，由于COM/DCOM具有客戶/服務(wù)器模式的特點(diǎn)并隱藏了網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)，.因而透過(guò)0PC技術(shù)系統(tǒng)可以很容易地達(dá)成遠(yuǎn)程控制的目的:文章設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)具有界面直觀、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，是一種集多路流量定量漕裝、多管道巍魚及罐區(qū)液體監(jiān)控管理為一體的新型控制管理系統(tǒng);應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，具有一定的實(shí)用性和推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞: OPC;甲醇遭裝;定量控制Design and Application of Methanol Filling System with OPC TechnologyWu Xiang, Wu Xuguang, He Junhong, Feng Huanbuan(Northwestem Polytechnical University, Xian 710072, China)Abstract; This paper studied the use of OPC technology as the data communication relay station between upper computer and lowercomputer, 8 very good solution to the compatibility problems between hardware and software. OPC SERVE provided the use of OPC inter-face, simple and easy to achieve with other systems of data sharing. In addition, COM / DCOM with a client / server model and hide the de-tails of the network, which through the OPC technology can be easily reached by remote control. The design of the control system has an in-tuitive interface, easy operation features, is a multi- way trffic set quantitative flling, multi- channel flow and tank monitoring and man-agement of liquid into the new control management system. The application shows that this system runs stably. The technology and meth-ods adopted in the system are practical and worthy of using abroad,Key words: OPC; level fling; quantitative control0應(yīng)用背景實(shí)時(shí)顯示發(fā)甲醇情況，故障發(fā)生時(shí)會(huì)有報(bào)警提示。還可以對(duì)歷由于甲醇的日常裝車作業(yè)一般都十分繁忙，人工裝車存在史數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，并打印報(bào)表。效率低、損耗大以及甲醇溜裝時(shí)的揮發(fā)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝車操作人員的控制室上位機(jī)系統(tǒng)身體健康損害等問(wèn)題。甚至有時(shí)人工操作容易疏忽而出現(xiàn)冒罐計(jì)算機(jī)事故;更有靜電接地可能不牢固或忘記接靜電夾等，邋裝過(guò)程電4工中隨時(shí)存在靜電聚集安全隱患。為了克服人工操作、管理帶來(lái)的弊端，減少環(huán)境污染，提高儲(chǔ)運(yùn)管理作業(yè)的效率和化工企業(yè)485通訊暴下位機(jī)系統(tǒng)的整體效益，以適應(yīng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，迫切需求自動(dòng)化程度高、安全可靠性好，以便于操作維護(hù)的儲(chǔ)運(yùn)裝車自動(dòng)化系統(tǒng)。本▲通1系統(tǒng)簡(jiǎn)介↓門遭訊線I基于甲醇灌裝系統(tǒng)的要求，系統(tǒng)分為上位機(jī)系統(tǒng)和下位機(jī)定理控制儀(1)| 定量控制儀(2)定量控制儀(N)系統(tǒng)兩部分。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示:工控機(jī)為上位機(jī)，定量控↑↑↓↓平平電源線↑4↓↓44電源線TT↓TT制儀、溫度變送器、壓力變送器、質(zhì)量流量計(jì)、電液閥等為下液海電電液迎電電靜讀國(guó)電電紗讀位機(jī)。一臺(tái)工控機(jī)能管理多臺(tái)定量控制儀，在工控機(jī)上可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)置、發(fā)送甲醇設(shè)置參數(shù)、調(diào)試參數(shù)設(shè)置、系統(tǒng)編輯、計(jì)計(jì)閥機(jī)器器計(jì)計(jì)調(diào)機(jī)器卷計(jì)計(jì)闊機(jī)器器發(fā)送甲醉實(shí)時(shí)控制指令、聯(lián)機(jī)或脫機(jī)發(fā)甲醇等，并記錄歷史數(shù)圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖據(jù);同時(shí)下位機(jī)實(shí)時(shí)向上位機(jī)傳送發(fā)甲醇數(shù)據(jù)，在顯示界面上2通信方案收稿日期:2009-03-02;修回日期:2009-04-13.2.1通信方案的選定 .作者簡(jiǎn)介:吳祥(1983 -),男,江西進(jìn)賢人,碩士,主要從事系統(tǒng)仿甲醇濫裝系統(tǒng)是個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)，有著眾多的應(yīng)用程序。真、嵌入式系統(tǒng)及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方向的研究.吳旭光(1954-),男,四川宜賓人,教授，主要從事嵌人式操作系統(tǒng)、傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法要求從數(shù)據(jù)源查詢和訪問(wèn)數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序都需要單獨(dú)開發(fā)自己的驅(qū)動(dòng)程序軟件包，但這樣將導(dǎo)致如下問(wèn)題:系統(tǒng)建模和仿真方向的研究。何軍紅(1971所-),男,浙江義烏人,副教授,主要從事自動(dòng)控制與系(1)重復(fù)工作:一個(gè)硬件供應(yīng)商的產(chǎn)品必需-個(gè)專門的驅(qū)動(dòng)程序與具體的一種應(yīng)用軟件進(jìn)行交流，而且這個(gè)驅(qū)動(dòng)程序一統(tǒng)仿真、自動(dòng)化控制I程方向的研究。中華測(cè)控網(wǎng)chinamca.com●1938●計(jì)算機(jī)測(cè)量與控制第17卷般并不適應(yīng)于其他的應(yīng)用軟件。這樣，硬件廠商不得不再為另.[in] REFIID rid,一個(gè)應(yīng)用開發(fā)-一個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，從而造成重復(fù)勞動(dòng)。[out, id _ is (rid)] LPUNKNOWN * ppUnk );(2)不支持硬件特點(diǎn)的變化:硬件特點(diǎn)的改變可能需要重在OPC Server.上建立一個(gè)組。新編寫驅(qū)動(dòng)程序。(2) IOPCServer:: GetErrorString HRESULT GetError-(3)訪問(wèn)沖突:因?yàn)楦鱾€(gè)客戶應(yīng)用都有自己?jiǎn)为?dú)的驅(qū)動(dòng)程String ( [in] HRESULT dwError, [im] LCID dwLocale,序，所以兩個(gè)客戶應(yīng)用一般不能同時(shí)訪問(wèn)同一個(gè)硬件設(shè)備。[out, string] LPWSTR * ppString ); .0PC技術(shù)很好地解決了上述問(wèn)題。OPC是以O(shè)LE/COM為Server的錯(cuò)誤代碼返回相應(yīng)的錯(cuò)誤字符串.機(jī)制作為應(yīng)用程序的通訊標(biāo)準(zhǔn)". OLE/COM是-種客戶/服(3) IOPCServer;; GetGroupByName HRESULT Get-務(wù)器模式，具有語(yǔ)言無(wú)關(guān)性、代碼重用性、易于集成性等優(yōu)GroupByName ( [in, string] LPCWSTR szName,點(diǎn)。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以何種形式存在，客戶端郁以統(tǒng)-的方式去訪間21,從而保證軟件對(duì)客戶的透明性，使得用戶完全從低層的開發(fā)中脫離出來(lái)。有鑒于此，本系通過(guò)指定的組名(由同- -客戶端建立的)找到該組的接口統(tǒng)采用OPC協(xié)議作為通信接口開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。指針。2.2 通信接口開發(fā)(4) IOPCServer:: GetStatus甲醇濫裝系統(tǒng)上位機(jī)管理系統(tǒng)是用西門子的組態(tài)軟件HRESULT GetStatus ( [out] OPCSERVERSTATUS #WINCC開發(fā)的，它本身提供了OPC客戶端應(yīng)用程序。系統(tǒng)工* ppServerStatus );作的重點(diǎn)是下位機(jī)定量控制儀的OPC Server開發(fā)，即下位機(jī)返回當(dāng)前Server的狀態(tài)信息。系統(tǒng)0PC服務(wù)器端開發(fā)1。定量控制儀是采用F430芯片，用(5) I0PCServer:: RemoveGrou PUC0S-II系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控的，它下面控制多種下位機(jī)(硬件設(shè)HRESULT RemoveGroup ( [in] OPCHANDLE hServer-備)。其0PC Server主要有兩部組成，(1) OPC標(biāo)準(zhǔn)接口的實(shí)Group,現(xiàn); (2)與硬件設(shè)備的通信模塊RS485. OPC SERVER開發(fā)[in] BOOL bForce );框圖如圖2所示。從服務(wù)器中刪除指定組。在組列表中找到指定的組，并將OPC 客戶端(VINCC)其刪除。舍(6) IOPCServer:: CreateGroupEnumerator HRESULTCreateGroupEnumerator ( [in] OPCENUMSCOPE dwScope,OPC Server 標(biāo)準(zhǔn)接口[in] REFID rid,OPC Group和OPC Item 列表[out, id - is (ri)] LPUNKNOWN * ppUnk );少為Server上所提供的組建立不同的列舉器.RS485通信器限于篇幅，以上6個(gè)接口的具體代碼省略。通過(guò)以上函數(shù)實(shí)現(xiàn)了I0OPCServer接口，但它只是與上位機(jī)通定量控制儀信的一一個(gè)橋梁。要真正實(shí)現(xiàn)與Wincc的數(shù)據(jù)通信，還要將OPC介Server 中的(PC Group和(PC Item列表與硬件設(shè)備對(duì)應(yīng)起來(lái)。[電磁閥][“..[溫度變送器]2.2.2與硬件設(shè)備的通信模塊圈2 OPC SERVER開發(fā)圖完成接口的設(shè)計(jì)后，只需要與定量控制儀進(jìn)行通信就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的操作(定量控制儀提供了RS485 通信方2.2.1實(shí)現(xiàn) 0PC標(biāo)準(zhǔn)接口式)。首先與定量控制儀連接，然后發(fā)送控制命令讀取與定量OPC標(biāo)準(zhǔn)接口包括IOPCCommon、 I0PCServer. lCon-控制儀相連的硬件設(shè)備的信息(也就是設(shè)備點(diǎn)信息)。根據(jù)讀nectionPointContainer等。在這些接口中，IOPCServer 是OPC取到的不同的設(shè)備點(diǎn)相應(yīng)地建立0PC項(xiàng)，這樣OPC Client只Server的主接口，通過(guò)它實(shí)現(xiàn)OPC Server在操作系統(tǒng)中的安要讀取到OPC項(xiàng)就可以讀取到設(shè)備信息。若OPC Client對(duì)裝和注冊(cè)，此接口是必須要實(shí)現(xiàn)的。其它的接口都是可選的，OPC項(xiàng)進(jìn)行修改，收到OPC項(xiàng)的變化就向定量控制儀發(fā)送相在此就不做詳解了，下面主要研究如何實(shí)現(xiàn)IOPCServer接口。.應(yīng)命令對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，這樣就實(shí)現(xiàn)了OPC Client對(duì)硬件設(shè)在IOPCServer接口中共有6個(gè)端口函數(shù):備的操控了。(1) IOPCServer:; AddGrou P3下 位機(jī)系統(tǒng)HRESULT AddGroup ( Cin, string] LPCWSTR szName,下位機(jī)系統(tǒng)主要設(shè)備是定量控制儀及其附屬的溫度變送[in] BOOL bActive,器、壓力變送器、質(zhì)量流量計(jì)、電液閥等。定量控制儀在配合[in] DWORD dwRequested UpdateRate,電磁閥或電液閥后，可達(dá)到自動(dòng)定量灌裝的目的，其自身可以.[in] OPCHANDLE hClientGroup,對(duì)流量進(jìn)行質(zhì)量或體積量進(jìn)行計(jì)量，通過(guò)鍵盤方便地置人參[unique, in] L0NG * pTimeBias,數(shù)，并顯示瞬時(shí)量、累計(jì)量等參數(shù)值.定值控制儀配有溫度傳[in] FLOAT * pPercentDeadband,感接口、靜電聯(lián)所接口、防溢油接口、通訊接口(RS232、 .[in] DWORD dwLCID,RS485)可以與上位管理系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，完成自動(dòng)控制、定量[out] OPCHANDLE * phServerGroup,罐裝。(下轉(zhuǎn)第1941頁(yè))[out] DWORD * pRevisedUpdateRate,中華測(cè)控網(wǎng)chinamca.com第10期陳慧玲，等:基于ARM的工業(yè)御能轉(zhuǎn)速機(jī)構(gòu)的研究與開發(fā)， 1941 ●表1寞驗(yàn)數(shù)據(jù)同的測(cè)量機(jī)構(gòu)可以采用不同的傳感器，有很大的靈活性。時(shí)間(s)80.5 81 8L.5 82 825 8383.5| 84 84.5 85 85.5參考文獻(xiàn):轉(zhuǎn)速(rpm)\[1]陳伯時(shí)，電力拖動(dòng)自動(dòng)控制系統(tǒng)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版處理前的轉(zhuǎn)速765. 4765 8766 2765 9765.4764. 9764. 6765.0765 4765 6766 3社，2004.處理后的轉(zhuǎn)速765 4765.4765 3765.4765.3765 4765. 3765 3765 4765. 3765.3[2]周立功.深人淺出ARM7- - -LPC213x\214x [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社，2005.4總結(jié)與展望[3]曲家騏，王季秩.伺服控制系統(tǒng)中的傳感器[M].電氣自動(dòng)化新技術(shù)叢書.北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1998. .基于ARM芯片LPC2119設(shè)計(jì)開發(fā)的高精度多功能轉(zhuǎn)速測(cè)[4] PCA82C250 CAN收發(fā)器應(yīng)用指甫[OL]. 廣州周立功單片機(jī)發(fā)試機(jī)構(gòu)，具有測(cè)速、液晶顯示、與上位機(jī)的485通訊、CAN通展有限公司. http: //www. zlgmcu. com.訊等功能，具有硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量速度快、精度高、運(yùn)行可[5]李朝青. PC 機(jī)及單片機(jī)敷據(jù)通信計(jì)術(shù)[M].北京;北京航空航靠等優(yōu)點(diǎn)。下位機(jī)測(cè)量轉(zhuǎn)速時(shí)，相當(dāng)于對(duì)60MHz時(shí)鐘計(jì)算，精天大學(xué)出版社，200度極高;上位機(jī)系統(tǒng)中，用最小二乘法(取采樣點(diǎn)為24)擬合[6] 馬明建.數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M].西安;西安交通大學(xué)出版轉(zhuǎn)速n與時(shí)間t的函數(shù)，函數(shù)曲線可實(shí)時(shí)顯示。不僅如此，由社，2005.于LPC2119芯片功能比較強(qiáng)大，可以擴(kuò)展其它功能",針對(duì)不[7] Ipe micontoller fanily [OL]. 2008.(上接第1938頁(yè))顯示界面上顯示出來(lái)，在有報(bào)警提示出現(xiàn)時(shí)，可以由操作員采定量控制儀接受各傳感器的信號(hào)，并實(shí)時(shí)地傳送給上位取措施，如暫停發(fā)甲醇、取消發(fā)甲醇，上位機(jī)通過(guò)通訊模塊與機(jī)。定量控制儀接受執(zhí)行控制信號(hào)，并進(jìn)行信號(hào)巡檢。下位機(jī)進(jìn)行通訊，它實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)傳來(lái)的數(shù)據(jù)利用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行由于下位機(jī)安裝使用于半露天的場(chǎng)合，從設(shè)備安全考慮，字檔，能夠確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行，它是整個(gè)系統(tǒng)的中樞系統(tǒng)，在電路設(shè)計(jì)上采用三級(jí)抗雷電和防靜電處理措施，當(dāng)遇到瞬間它能夠?qū)φ麄€(gè)系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控管理，并可自動(dòng)生成強(qiáng)電流爬升的過(guò)程中，電路的放電、阻流、降壓和瞬態(tài)抑制將各種甲醇的生產(chǎn)報(bào)表，如:日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表。使機(jī)器得到最大保護(hù)。其次處于防爆殼內(nèi)的供電電路增加了抗控制方式可以分為主機(jī)控制和定量控制儀控制:主機(jī)控制電磁干擾的模塊，徽機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)同時(shí)采用看門狗處理指 由上位機(jī)控制定量控制儀進(jìn)行發(fā)甲醇操作;定值控制儀則是技術(shù)，可以提高機(jī)器的工作穩(wěn)定性。在網(wǎng)絡(luò)斷開的情況下，由定量控制儀直接控制發(fā)甲醇，此時(shí)下位機(jī)保存發(fā)甲醇時(shí)的重要數(shù)據(jù)，一旦網(wǎng)絡(luò)接通，立即將發(fā)甲醇4上位機(jī)及其 管理系統(tǒng)軟件上位機(jī)系統(tǒng)主要由工控機(jī)和打印機(jī)等組成。上位機(jī)開發(fā)軟信息傳送至上位機(jī)。大多數(shù)情況下，都是采用主機(jī)控制的件采用西門子的組態(tài)軟件WINCC (OPC Client),數(shù)據(jù)庫(kù)采用5總結(jié)方式。Microsoft SQL Server, 實(shí)現(xiàn)信息的存儲(chǔ)和讀取等等(-01。WINCC可以完成各種各樣的應(yīng)用程序的開發(fā)，是從底層軟件本論文設(shè)計(jì)的甲醇攛裝系統(tǒng)是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)思想，直到上層直接面向用戶的軟件。系統(tǒng)運(yùn)行截圖如圖3所示。上采用上，下位機(jī)的兩級(jí)控制模式。系統(tǒng)下位機(jī)在構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)中從位機(jī)在發(fā)甲醇過(guò)程中實(shí)時(shí)接受定量控制儀發(fā)來(lái)的發(fā)甲醇數(shù)據(jù),物理層面上表現(xiàn)為集散型控制系統(tǒng)的特征，其應(yīng)用層面也是按如實(shí)發(fā)重量、實(shí)發(fā)體積和甲醇溫度等等，并將這些實(shí)時(shí)信息在集散型控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，因此說(shuō)這是一個(gè)完全的集散型系統(tǒng)，2008年12月8號(hào); 具備了該系統(tǒng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)。OPC技術(shù)的采用實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的共享和管理，達(dá)到了甲醇等高?；ば蠩”業(yè)對(duì)控制系統(tǒng)高標(biāo)準(zhǔn)要求。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在正?？扇?xì)鉂馐?0.14運(yùn)轉(zhuǎn)。目1.1] OPC Foundation. 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