潘繼民 袁顯文 張陽

【摘要】本文設(shè)計(jì)了基于OPC技術(shù)的汽車焊裝生產(chǎn)線電子看板控制系統(tǒng)，介紹了用于電子看板的OPC客戶端軟件及生產(chǎn)線設(shè)備數(shù)據(jù)到電子看板的傳輸流程。

【關(guān)鍵詞】OPC技術(shù)；電子看板； Profibus總線；WinCC組態(tài)

一、引言

隨著汽車焊裝生產(chǎn)線自動(dòng)化程度的提高， Andon（安燈）系統(tǒng)的應(yīng)用越來越普遍，用于顯示生產(chǎn)信息的LED電子看板屏已成為Andon系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)配置。為了顯示生產(chǎn)信息，電子看板屏廠家需要獲取生產(chǎn)線設(shè)備的數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的方法是由生產(chǎn)線集成商索要協(xié)議，或直接從對(duì)方的數(shù)據(jù)庫中提取數(shù)據(jù)。這不僅增加了工作量，也不利于產(chǎn)品的穩(wěn)定。因此，系統(tǒng)集成商和設(shè)備廠商急需一種高效的、開放性的、可互操作的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。在這種情況下，OPC標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。通過此協(xié)議，電子看板廠商不需集成商提供通訊協(xié)議就可以獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)，從而便捷地實(shí)現(xiàn)電子看板與生產(chǎn)線的對(duì)接問題。

二、OPC通訊技術(shù)

（一）概述

OPC全稱OLE for Process Control，是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。OPC是基于微軟的OLE、COM和DCOM技術(shù)，OPC包括一整套接口、屬性和方法標(biāo)準(zhǔn)集，用于過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。由OPC基金會(huì)管理和提供的OPCDAAuto.dll，可以讓開發(fā)者在不了解OPC協(xié)議的情況下，通過其接口就可以實(shí)現(xiàn)OPC通訊。OPCDAAuto.dll具備良好的互操作性和開放性，并提供了.net環(huán)境下的Interop.OPCAutomation.dll組件來實(shí)現(xiàn)OPC協(xié)議的三層接口，即OPC Server（服務(wù)的起始類，并用于返回OPC Group類對(duì)象），OPC Group（由若干OPC Item組成的，并用于返回OPC Item類對(duì)象），OPC Item（具體變量的名稱、數(shù)據(jù)值、狀態(tài)值等信息）。

（二）OPC服務(wù)器

OPC服務(wù)器是實(shí)現(xiàn)OPC 數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的基礎(chǔ)。OPC服務(wù)器與下位機(jī)進(jìn)行通訊，采集數(shù)據(jù)，并把數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中。同時(shí)提供標(biāo)準(zhǔn)的OPC接口，其他用戶只需要開發(fā)面向服務(wù)器的客戶端程序，就可輕松地獲取設(shè)備數(shù)據(jù)，而不用針對(duì)特定設(shè)備開發(fā)不同的程序。大幅減小了工作量，也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

（三）OPC客戶端

OPC客戶端根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)OPC接口，通過OPC服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，間接獲取設(shè)備的數(shù)據(jù)，并提供人機(jī)交互界面，把設(shè)備的狀態(tài)信息顯示出來。OPC客戶端還可以把獲取到的數(shù)據(jù)傳送到自己的設(shè)備中，從而實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸。

三、系統(tǒng)構(gòu)成

本設(shè)計(jì)用于汽車焊裝生產(chǎn)線電子看板的系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。系統(tǒng)硬件包括西門子 S7-1500型PLC控制器、PC機(jī)、西門子CP5611通訊卡、LED看板屏、工業(yè)交換機(jī)等。西門子S7-1500控制器用于采集生產(chǎn)線工位數(shù)據(jù)，S7-1500控制器具有ProfiNet接口，可通過Profibus總線把數(shù)據(jù)上傳到PC機(jī)。PC機(jī)安裝有西門子WinCC（Windows Control Center）軟件，WinCC是西門子最經(jīng)典的過程監(jiān)視系統(tǒng)，能為工業(yè)領(lǐng)域提供完備的監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集功能，WinCC內(nèi)部集成了OPC服務(wù)器。

系統(tǒng)以PC機(jī)+西門子CP5611通訊卡+WinCC為Profibus主站， PLC控制器為從站。主站通過Profibus總線與各從站建立鏈接，以O(shè)PC方式獲取各從站的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫里。WinCC組態(tài)運(yùn)行后，內(nèi)置的OPC服務(wù)器自動(dòng)啟動(dòng)，服務(wù)器連接到數(shù)據(jù)庫，同時(shí)開放給其他客戶端，允許客戶端訪問數(shù)據(jù)庫?？蛻舳送ㄟ^OPC協(xié)議獲取數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)，并通過TCP/IP協(xié)議傳送LED屏控制器，LED屏控制器將有關(guān)信息在電子看板上顯示出來。

本系統(tǒng)電子看板采用彩色LED屏，安裝在生產(chǎn)車間通道上方，用于顯示生產(chǎn)線的信息，包括生產(chǎn)狀態(tài)、設(shè)備狀況、計(jì)劃量，完成量等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。還可以顯示車間通知、安全通告、歡迎辭等信息。車間管理人員可以通過電子看板了解到生產(chǎn)線狀態(tài)，生產(chǎn)效率；車間員工也可實(shí)時(shí)了解到目標(biāo)完成情況，以提高工作效率。

四、客戶端軟件

本系統(tǒng)客戶端軟件采用Microsoft Visual Studio 2010編寫，用來實(shí)現(xiàn)組件注冊(cè)、OPC服務(wù)器連接、數(shù)據(jù)采集、電子看板的信息編輯和通訊等功能。

（一）連接OPC服務(wù)器

首先要注冊(cè)O(shè)PCDAAuto.DLL組件，此組件只能運(yùn)行在X86環(huán)境下，對(duì)于32位操作系統(tǒng)，需要把此組件拷貝到“C：＼ Windows＼System32＼”里進(jìn)行注冊(cè)，對(duì)于64位操作系統(tǒng)，則需要把此組件拷貝到“C：＼Windows＼SysWOW64＼”里進(jìn)行注冊(cè)。然后運(yùn)行WinCC組態(tài)軟件，搜索并連接本地OPC服務(wù)器，連接成功后，與生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)通道就打通。

（二）數(shù)據(jù)采集

使用OPCDAAuto組件檢測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的變化。通過客戶端軟件設(shè)置需要監(jiān)控的對(duì)象（OPCItem），當(dāng)受監(jiān)控對(duì)象的值發(fā)生變化時(shí)，OPCDAAuto便能通過特定的事件來獲取更新后的參數(shù)值。

（三）傳輸數(shù)據(jù)到LED屏

OPC客戶端軟件獲取新的數(shù)據(jù)后，將數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議傳送到LED屏控制器，LED屏控制器按設(shè)定的格式將新數(shù)據(jù)顯示到LED屏上，從而完成PLC設(shè)備數(shù)據(jù)到LED屏顯示的完整過程。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作完成后，安裝到了某汽車制造公司的焊裝生產(chǎn)線，圖2是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行圖，目前該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好。

五、結(jié)語

本系統(tǒng)以某汽車制造公司焊裝生產(chǎn)線電子看板為例，對(duì)系統(tǒng)中用到的OPC 技術(shù)進(jìn)行了介紹，并對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和OPC 數(shù)據(jù)訪問過程進(jìn)行了詳細(xì)說明。OPC技術(shù)為上下位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊提供了透明通道，LED屏廠家和系統(tǒng)集成商只需要編寫好各自的客戶端軟件，就能輕松實(shí)現(xiàn)設(shè)備與生產(chǎn)線的對(duì)接。這不僅減少了項(xiàng)目集成中的開發(fā)工作量，而且也提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性，解決了設(shè)備商和集成商在項(xiàng)目集成時(shí)的煩惱。

參考文獻(xiàn)

[1]日本OPC協(xié)會(huì).OPC應(yīng)用程序入門[EB/OL].2014-07-30：https：//wenku.baidu.com/view/7356d980d15abe23492f4d2b. html.

[2]欒極，吳俊，馬太.基于OPC技術(shù)的PC機(jī)與西門子PLC的通信[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2015，34（08）：63～65.

[3]蘇昆哲.深入淺出西門子WINCC V6[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2004.