朱傳宗，張 甜，王宗收，趙 鈺，趙雪鵬

（河北張河灣蓄能發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 石家莊 050300）

張河灣監(jiān)控系統(tǒng)改造遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、分步實(shí)施、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)”的原則，監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)升級(jí)以不影響電廠正常的安全生產(chǎn)為前提，新的監(jiān)控系統(tǒng)除具備原老系統(tǒng)的全部功能外，還將在安全控制策略、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、成組控制、畫(huà)面展示、培訓(xùn)仿真等方面具備更出色的功能。

前期的AVC子站項(xiàng)目的成功應(yīng)用對(duì)我廠上位機(jī)系統(tǒng)改造可行性進(jìn)行了驗(yàn)證。此次監(jiān)控系統(tǒng)改造由于檢修工期的限制，只能分步實(shí)施，首先進(jìn)行監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)的升級(jí)改造。先逐臺(tái)完成現(xiàn)地控制單元LCU與新監(jiān)控系統(tǒng)的接入試驗(yàn)，試驗(yàn)完成后LCU即刻恢復(fù)接入原系統(tǒng)；在所有LCU接入試驗(yàn)完成后，一次性將全部LCU接入新監(jiān)控系統(tǒng)。新監(jiān)控系統(tǒng)作為主用方式運(yùn)行，阿爾斯通原上位機(jī)系統(tǒng)作為備用方式運(yùn)行，兩個(gè)系統(tǒng)并列運(yùn)行，通過(guò)控制權(quán)限切換選擇實(shí)現(xiàn)新老系統(tǒng)主備在線(xiàn)切換。下位機(jī)改造結(jié)合以后的檢修工期逐臺(tái)進(jìn)行改造，這樣就造成上位機(jī)已經(jīng)改造，而下位機(jī)還未進(jìn)行改造的局面，上位機(jī)與下位機(jī)數(shù)據(jù)交換困難，此時(shí)就用到了具有高效性、可靠性、開(kāi)放性、可互操作性的即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序OPC，為硬件制造商與軟件開(kāi)發(fā)者之間提供了一座橋梁 。

1 OPC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1是我廠的OPC網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)，OPC工作站通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連入監(jiān)控系統(tǒng)S8000環(huán)網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的數(shù)據(jù)交互；OPC工作站通過(guò)通信服務(wù)器與上位機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)交換；另外通信服務(wù)器各自連接了2個(gè)OPC工作站，作為一個(gè)冗余設(shè)置，當(dāng)1臺(tái)OPC工作站故障可切換至另1臺(tái)OPC工作站。

圖1 張河灣OPC網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)

我廠設(shè)計(jì)的OPC通信服務(wù)器是基于OPC的客戶(hù)端接口轉(zhuǎn)IEC-104子站與通信工作站相連。NC2000監(jiān)控平臺(tái)運(yùn)行在Linux平臺(tái)下，操作系統(tǒng)無(wú)法開(kāi)發(fā)基于Windows COM組件的OPC通信接口，為在調(diào)度側(cè)通信的統(tǒng)一，南瑞特開(kāi)發(fā)了OPC客戶(hù)端轉(zhuǎn)IEC60870-104子站通信規(guī)約軟件，從而建立起OPC與上位機(jī)的數(shù)據(jù)聯(lián)系。

OPC服務(wù)器與OPC客戶(hù)端之間的通信是雙向的，一方面，OPC客戶(hù)端可以按照常規(guī)途徑挨個(gè)調(diào)用OPC服務(wù)器對(duì)象提供的接口來(lái)尋求服務(wù)；另一方面，OPC服務(wù)器對(duì)象通過(guò)出接口給客戶(hù)發(fā)送通知、事件或者請(qǐng)求。從OPC服務(wù)器來(lái)看，入、出接口分別完成這兩個(gè)不同方向的通信過(guò)程；從OPC客戶(hù)端來(lái)看，分別由客戶(hù)代碼和接收器來(lái)完成這兩個(gè)不同方向的通信。整個(gè)通信由3個(gè)既獨(dú)立又相關(guān)的部分組成，即OPC服務(wù)器對(duì)象、OPC客戶(hù)程序和客戶(hù)端接收器。

2 OPC配置與應(yīng)用

2.1 OPC服務(wù)器配置

在OPC服務(wù)器中運(yùn)行KEPServerEX 6 Configuration軟件，配置上下行數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)。

（1）在KEPServerEX 6 Configuration軟件中增加通道，以L(fǎng)CU1為例。

打開(kāi)軟件后，選擇連接性，點(diǎn)擊新建通道按鈕，彈出通道設(shè)置界面，選擇所使用設(shè)備的PLC類(lèi)型，點(diǎn)擊下一步然后將通道設(shè)置為L(zhǎng)CU1，以下根據(jù)彈窗指示填寫(xiě)即可。

（2）在LCU1中添加設(shè)備

選擇添加設(shè)備按鈕，即彈出添加設(shè)備向?qū)Т翱?，首先命名設(shè)備名稱(chēng)，點(diǎn)擊下一步，選擇CPU類(lèi)型，點(diǎn)擊下一步填入LCU IP地址，下面根據(jù)頁(yè)面指示點(diǎn)擊下一步即可。

（3）在server端增加測(cè)點(diǎn)（此處采用Excel導(dǎo)入方法）

1）選擇lcu1，DEVE，點(diǎn)擊右側(cè)添加標(biāo)記，填入Name，Address，選擇數(shù)據(jù)屬性，根據(jù)實(shí)際需要選擇read或者write，點(diǎn)擊確定。

2）導(dǎo)出點(diǎn)表

在lcu1下的DEVE處單擊右鍵，選擇導(dǎo)出CSV，在excel中批量加入點(diǎn)表（note：開(kāi)關(guān)量一般選擇bool型），點(diǎn)表順序要和NC 3.0中的順序一樣，這樣才能保證上位機(jī)NC 3.0系統(tǒng)與OPC數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)，若在配置過(guò)程中發(fā)現(xiàn)點(diǎn)表中間某一點(diǎn)有問(wèn)題，可以將這一點(diǎn)設(shè)為備用點(diǎn)，將正確的點(diǎn)在點(diǎn)表后面錄入，這樣到時(shí)只需要在上位機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)最后添加相應(yīng)的點(diǎn)即可，防止了在更改過(guò)程中點(diǎn)表發(fā)生錯(cuò)亂的情況。

圖2 server端增加測(cè)點(diǎn)

3）導(dǎo)入點(diǎn)表

在LCU1下的DEVE處單擊右鍵，選擇導(dǎo)入CSV。

4）保存

點(diǎn)擊保存按鈕即可。

（4）在OPC client端增加測(cè)點(diǎn)（此處采用Excel導(dǎo)入方法）

1）在client軟件中LCU4（根據(jù)實(shí)際選）單擊右鍵，選擇New Item。

2）左側(cè)選擇lcu4-Dev1，右側(cè)選擇需要增加的測(cè)點(diǎn)（通過(guò)shift鍵選擇連續(xù)測(cè)點(diǎn)）選擇測(cè)點(diǎn)后，點(diǎn)Add Leave點(diǎn)OK，然后進(jìn)行保存。

圖3 client端加入測(cè)點(diǎn)

3）在～OPC-104 opc_dbOPC_104 Slave.csv（OPC_104 Slave同主程序文件名）文件中配置通信測(cè)點(diǎn)配置文件，其中開(kāi)關(guān)量、模擬量配置較為簡(jiǎn)單。

①遙控遙調(diào)

大排行號(hào)（一般從1開(kāi)始）與主站側(cè)drvconfig下的遙控遙調(diào)相對(duì)應(yīng)，類(lèi)型選bool型，DO/AO.正文長(zhǎng)度，特征碼，命令來(lái)源，lcu號(hào)，控制性質(zhì)，控制對(duì)象需與PLC中RECV段相對(duì)應(yīng)。且*.csv中的控制變量lcu3.Dev1.LCU3_CTRL_053必須與OPCclient中l(wèi)cu3.Dev1.LCU3_CTRL相對(duì)應(yīng)。

②SOE量

此類(lèi)數(shù)據(jù)需特殊配置SOE_INDEX.csv，總序號(hào)：從1開(kāi)始順次排；LCU號(hào)：與PLC一致即可；LCU中的點(diǎn)號(hào)：在對(duì)應(yīng)LCU中的SOE序號(hào)（從1開(kāi)始）；104中的點(diǎn)號(hào)：對(duì)應(yīng)*.csv中的Point_No；其他不填。

2.2 IEC104與OPC的連接

OPC作為工業(yè)過(guò)程控制一種開(kāi)放、高效的通信機(jī)制標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，因其顯著改善了工業(yè)控制多種異構(gòu)數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)性能，國(guó)內(nèi)外各大組態(tài)軟件廠家都可以為OPC接口提供全面支持。IEC104作為調(diào)度遠(yuǎn)動(dòng)通信的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，因其特有的報(bào)文重傳機(jī)制及平衡傳輸特點(diǎn)，在信息量不斷增加、自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集及通信模式方面問(wèn)題越來(lái)越明顯的情況下提供了解決方法。為解決集成接入困難的問(wèn)題，所以將OPC、IEC104兩種優(yōu)秀的通信協(xié)議進(jìn)行組合設(shè)計(jì)，解決工程方案設(shè)計(jì)和實(shí)施中的集成難題。

IEC104軟件包目錄見(jiàn)圖4。

圖4 IEC104軟件包

點(diǎn)擊104-OPC主程序即進(jìn)入運(yùn)行界面：

點(diǎn)擊 edit，選擇 New server connection，點(diǎn)擊進(jìn)入，選擇local machine，在列表中找到OPC DATA ACcess server version 2.0中 的server選 擇，即 對(duì)server進(jìn)行了連接（圖5）。

圖5 IEC104與server的連接畫(huà)面

IEC104與server建立連接后就可以調(diào)用server中LCU1的內(nèi)容，這樣IEC104與server就建立起了通信聯(lián)系。

2.3 上位機(jī)通過(guò)OPC方式與下位機(jī)C80-75通信測(cè)試

（1）用網(wǎng)線(xiàn)將OPC服務(wù)器與現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控主網(wǎng)交換機(jī)相連。

（2）根據(jù)梳理的測(cè)點(diǎn)在OPC服務(wù)器中運(yùn)行KEPServerEX 6 Configuration軟件，配置上下行數(shù)據(jù)測(cè)點(diǎn)，配置完成后進(jìn)行下一步工作。

（3）測(cè)試讀取LCU主用PLC的開(kāi)關(guān)量DI、模擬量AI、溫度量TI等，并與原監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行核對(duì)，確認(rèn)測(cè)值刷新是否正常，確認(rèn)刷新速率。測(cè)試正常后進(jìn)行下一步的寫(xiě)數(shù)據(jù)測(cè)試。

（4）通信測(cè)試讀取備用PLC的上行量并記錄。

（5）測(cè)試OPC軟件向主、備PLC分別寫(xiě)數(shù)值的響應(yīng)情況。利用OPC軟件設(shè)值界面通過(guò)兩個(gè)通道分別向PLC寫(xiě)數(shù)值，記錄主備PLC的響應(yīng)情況。

（6）測(cè)試OPC與主PLC通信故障情況下的通道切換情況。在配置好雙通道通信的情況下，拔出主通道的通信網(wǎng)線(xiàn)，觀察通道是否正常切換為備用通道并做好記錄。測(cè)試正常后進(jìn)行下一步工作。

（7）將配置好數(shù)據(jù)庫(kù)的NC 3.0通信工作站與OPC服務(wù)器相連，測(cè)試兩個(gè)服務(wù)器間的IEC104通信是否正常。

（8）將NC 3.0通信工作站采集到的數(shù)據(jù)與原監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，比較測(cè)值是否刷新正常，刷新速率是否正常。正常后進(jìn)入下一步測(cè)試工作。

（9）從NC 3.0通信工作站下發(fā)控制令及設(shè)置令，測(cè)試下位機(jī)的控制響應(yīng)速率是否正常。

3 結(jié)語(yǔ)

OPC的應(yīng)用保障了我廠監(jiān)控系統(tǒng)改造過(guò)程中系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，方便了我廠根據(jù)檢修工期合理安排上位機(jī)以及各LCU的改造時(shí)間。雖然OPC是我廠監(jiān)控改造過(guò)渡時(shí)期的產(chǎn)物，但是也要在測(cè)試階段多方面驗(yàn)證，保證沒(méi)有漏洞，在使用過(guò)程中也要加強(qiáng)維護(hù)和完善，從而保障監(jiān)控系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。