趙子龍，李　妮，周衛(wèi)斌，游國(guó)棟

(天津科技大學(xué)，天津 300222)

0　引　言

全球能源日益枯竭，環(huán)境污染問題逐步凸顯，可持續(xù)能源的開發(fā)、利用尤為重要，其中以風(fēng)能為代表的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)越來越受到世界各國(guó)的高度關(guān)注。為了能夠高效、靈活地應(yīng)用風(fēng)能資源發(fā)電，使風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定可靠運(yùn)行，考慮采用風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)解決該問題。系統(tǒng)主要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、調(diào)節(jié)運(yùn)行參數(shù)、查詢歷史數(shù)據(jù)以及故障報(bào)警。目前我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)SCADA系統(tǒng)的底層PLC監(jiān)控普遍采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)OPC協(xié)議進(jìn)行通信，該技術(shù)的應(yīng)用在很大程度上解決了各工控PLC廠家之間通信難的問題。但是隨著工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域的發(fā)展，OPC的應(yīng)用只局限于本地局域網(wǎng)，無法通過防火墻、不支持互聯(lián)網(wǎng)通信的弊病越發(fā)明顯[1]。本文重點(diǎn)分析了OPC XML-DA通信協(xié)議的開發(fā)，將其應(yīng)用到SCADA系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)可靠的遠(yuǎn)程通信，解決現(xiàn)有SCADA系統(tǒng)中OPC通信協(xié)議無法與互聯(lián)網(wǎng)連接的弊病。

1　OPC及OPC XML技術(shù)簡(jiǎn)介

隨著工業(yè)信息技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)工業(yè)控制系統(tǒng)中不同廠家的非標(biāo)準(zhǔn)通信方式導(dǎo)致系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性及擴(kuò)展性較差，不利于系統(tǒng)的后期拓展及維護(hù)，阻礙了工控行業(yè)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展。為了解決軟硬件設(shè)備之間的數(shù)據(jù)接口問題，OPC技術(shù)隨之產(chǎn)生。它將OPC客戶與服務(wù)器在物理上分開，減少硬件制造商和軟件開發(fā)商之間的依賴，極大地提高了雙方的工作效率；有效解決了工控行業(yè)復(fù)雜驅(qū)動(dòng)程序造成的數(shù)據(jù)接口問題，減少資源浪費(fèi)，提升通信質(zhì)量等[2]。

由于OPC DA技術(shù)不能滿足互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控的需求，故OPC基金會(huì)推出OPC XML-DA規(guī)范著重解決OPC DA技術(shù)的集成性、通用性和開放性等問題。OPC XML規(guī)范根據(jù)Web Service整體概念，將OPC應(yīng)用擴(kuò)展到互聯(lián)網(wǎng)，使得企業(yè)能夠通過Internet發(fā)布OPC通信指令，為解決系統(tǒng)不能通過防火墻，僅限于本地局域網(wǎng)的問題提供了研究方向，從而高效實(shí)時(shí)地進(jìn)行通信調(diào)度。

2　基于OPC XML-DA技術(shù)的監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器與客戶端組成

傳統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)由于采用OPC DA技術(shù)，故不支持互聯(lián)網(wǎng)通信，僅局限于本地局域網(wǎng)。因此，本文針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控需求，提出采用基于OPC XML-DA技術(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，并且介紹了OPC XML-DA服務(wù)器及客戶端的具體組成。

2.1　OPC XML-DA服務(wù)器的組成

實(shí)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控，關(guān)鍵是設(shè)計(jì)一個(gè)OPC XML-DA服務(wù)器，即在OPC DA服務(wù)器的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)，通過一個(gè)XML封裝器，將工控設(shè)備中已有的OPC DA服務(wù)器XML化，使系統(tǒng)在保持較高性能的同時(shí)滿足跨平臺(tái)集成的要求，并通過Internet傳遞數(shù)據(jù)[4]。

OPC XML-DA服務(wù)器與OPC DA服務(wù)器組成基本相同，由服務(wù)器對(duì)象(Server)、組對(duì)象(Group)和項(xiàng)對(duì)象(Item)組成。其中服務(wù)器對(duì)象提供數(shù)據(jù)源以及數(shù)據(jù)源訪問的方法，可以動(dòng)態(tài)的創(chuàng)建或釋放組對(duì)象，由一個(gè)或多個(gè)OPC組對(duì)象及OPC瀏覽器對(duì)象組成。OPC組對(duì)象通過OPC項(xiàng)對(duì)象的集合進(jìn)行數(shù)據(jù)訪問，滿足OPC應(yīng)用程序要求的數(shù)據(jù)訪問方式，由一個(gè)或多個(gè)OPC項(xiàng)對(duì)象組成[5]。其中OPC服務(wù)器的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1　OPCDA服務(wù)器的框架結(jié)構(gòu)圖

OPC XML-DA服務(wù)器支持8種服務(wù)，具體類型有：Browse、Get Properties、Get Status、Read、Write、Subscribe、Subscription Cancel和Subscription Polled Refresh。

2.2　OPC XML-DA客戶端組成

根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)際需求分析，OPC XML-DA客戶端可以對(duì)OPC XML-DA規(guī)定的8項(xiàng)基本服務(wù)進(jìn)行管理操作，此外還具有報(bào)警、報(bào)表、曲線顯示等功能。

實(shí)現(xiàn)瀏覽OPC服務(wù)器的步驟包括：創(chuàng)建瀏覽器對(duì)象，通過該對(duì)象的接口獲得OPC服務(wù)器名稱列表，再添加OPC組對(duì)象及項(xiàng)對(duì)象，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。讀取標(biāo)簽數(shù)據(jù)。其具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

(1)創(chuàng)建一個(gè)接口對(duì)象

Opc.IDiscovery discover=new OpcCom.ServerEnumerator();

(2)創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)器對(duì)象，并實(shí)例化

Opc.Server[] servers=discover.GetAvailableServers(Specification.COM_DA_20, Dns.GetHostName(), null);

(3)連接服務(wù)器

KepServer.Connect();

(4)向服務(wù)器添加一個(gè)OPC組對(duì)象

registeredGroup=(Opc.Da.Subscription)KepServer.CreateSubscription(state);

(5)創(chuàng)建數(shù)據(jù)項(xiàng)item數(shù)組對(duì)象

Item[] items=new Item[ItemNum];

(6)向OPC組對(duì)象中添加OPC數(shù)據(jù)項(xiàng)item對(duì)象

registeredGroup.AddItems(items);

(7)讀取kep組中的數(shù)據(jù)

public void ReadItemValue()

{

ItemValueResult[] values=registeredGroup.Read(registeredGroup.Items);

foreach (ItemValueResult item in values)

{

if (item.Quality=Quality.Good)

{

DataDic[item.ItemName].DataQuality=true;

DataDic[item.ItemName].DataValue=System.Convert.ToInt32(item.Value);

}

else

{

DataDic[item.ItemName].DataQuality=false;

}

}

}

(8)寫入kep組中的數(shù)據(jù)

public void WriteItemValue()

{

int writeNum=0;

foreach (ItemDataClass itemData in DataDic.Values)

{

if (itemData.WriteOnce)

writeNum++;

}

if (writeNum > 0)

{

int tempcount=0;

ItemValue[] itemValue=new ItemValue[writeNum];

foreach (ItemDataClass itemData in DataDic.Values)

{

if (itemData.WriteOnce)

{

itemValue[tempcount]=new ItemValue(itemData.DataItem);

itemValue[tempcount++].Value=itemData.DataValue;

itemData.WriteOnce=false;

}

}

registeredGroup.Write(itemValue);

}

}

}

(9)斷開服務(wù)器連接

KepConnected=false;

3　結(jié)束語

本文簡(jiǎn)要介紹了OPC XML技術(shù)及其實(shí)際應(yīng)用。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以通過開發(fā)OPC XML-DA服務(wù)器和OPC XML-DA客戶端實(shí)現(xiàn)企業(yè)的互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)控，結(jié)合本地局域網(wǎng)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)線上、線下雙重監(jiān)控，提高了監(jiān)控質(zhì)量和管理效率，使系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)、安全的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

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[2]王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)及其應(yīng)用(第二版)[M].北京：電子工業(yè)出版社, 2010.

[3]盧建剛,方弢,許鋒,王智,孫優(yōu)賢.基于XM L技術(shù)的分布式現(xiàn)場(chǎng)總線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].信息與控制, 2004,05(33):609-613.

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