章秋生

摘要：當前工業(yè)控制系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)要與第三方設(shè)備通訊時，必須開發(fā)對應(yīng)設(shè)備的驅(qū)動程序，并且基于設(shè)備驅(qū)動程序的通訊交互往往存在數(shù)據(jù)通行量限制，因此在與第三方設(shè)備需要進行大量數(shù)據(jù)交互時可以通過OPC標準協(xié)議技術(shù)很方便進行實現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：DeltaV;Kepware;OPC技術(shù);數(shù)據(jù)通訊

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2020）03-0106-01

0 引言

OPC技術(shù)的產(chǎn)生為應(yīng)用軟件和現(xiàn)場設(shè)備提供了通用的接口標準，在OPC出現(xiàn)以前，應(yīng)用程序開發(fā)商（DCS廠商）需要不斷地開發(fā)這些設(shè)備的驅(qū)動程序，不但帶來了大量重復(fù)性勞動，也帶來了很多問題。應(yīng)用OPC技術(shù)可以很方便的建立第三方設(shè)備與DCS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。本文介紹如何利用Kepware軟件實現(xiàn)DeltaV DCS系統(tǒng)與西門子S7-300設(shè)備的實時數(shù)據(jù)通訊。該項目方案是將西門子S7-300 PLC設(shè)備通過Kepware OPC服務(wù)器軟件中的Siemens TCP/IP Ethernet驅(qū)動協(xié)同工作，使用TCP/IP Ethernet協(xié)議在 Kepware和西門子S7-300 PLC之間交換數(shù)據(jù)。再通過DeltaV系統(tǒng)提供的OPC Mirror軟件可進行OPC DA協(xié)議通訊，實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)實時監(jiān)控采集需求。

1 DeltaV DCS數(shù)據(jù)采集技術(shù)

1.1 OPC標準協(xié)議框架在DeltaV系統(tǒng)中的應(yīng)用

DeltaV系統(tǒng)工作站的OPC服務(wù)器通過OPC DA協(xié)議規(guī)范周期性地將現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)存放至數(shù)據(jù)庫中。DeltaV系統(tǒng)運行過程中周期性地從OPC實時數(shù)據(jù)庫取得現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)，經(jīng)過控制運算后執(zhí)行輸出至現(xiàn)場設(shè)備，達到數(shù)據(jù)采集與控制目的。DeltaV系統(tǒng)提供了無縫通訊連接的軟件OPC Mirror，基于標準的Client-Server（C/S）結(jié)構(gòu)，通過該軟件可以實現(xiàn)兩個或多個OPC Server數(shù)據(jù)互通，以連接不同廠商間符合OPC技術(shù)協(xié)議標準的多控制系統(tǒng)。OPC Mirror在多控制系統(tǒng)中連接OPC服務(wù)器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在系統(tǒng)間的雙向傳輸。

1.2 Deltav DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集環(huán)境

本項目采用Emerson公司DeltaV DCS系統(tǒng)，在OPC服務(wù)器上安裝OPC Mirror模塊，在對接外部設(shè)備的LAN網(wǎng)上的PC工作站上安裝OPC Remote實現(xiàn)服務(wù)器數(shù)據(jù)端OPC Server與遠程OPC數(shù)據(jù)采集站OPC Server間的通訊。本項目利用一臺PC工作站作為OPC數(shù)據(jù)采集站，安裝KEPServerEX軟件搭配Siemens Plus Suite驅(qū)動套件，與下層Siemens S7-300 PLC建立TCP/IP Ethernet連接。通過KEPServerEX軟件提供的OPC Server建立與OPC服務(wù)器上OPC Mirror模塊的網(wǎng)絡(luò)通訊，利用OPC DA2.0通訊協(xié)議將設(shè)備層實時數(shù)據(jù)傳輸至DeltaV DCS系統(tǒng)。該數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)軟件連接圖及原理如圖1所示。

2 OPC數(shù)采站軟件配置

2.1 KEPServerEX配置

（1）打開KEPServerEX軟件，新建項目，右鍵點擊“連接性”圖標，進入添加通道向?qū)Ы缑?，在通道類型下拉框中選擇驅(qū)動“Siemens TCP/IP Ethernet”。選擇默認直到“完成”。點擊 “單擊添加設(shè)備”進入添加設(shè)備向?qū)Ы缑?，在“型號”下拉框中選擇“S7-300”，“下一步”，在“ID”中填入PLC正確的IP地址，以保證KEPServerEX通過網(wǎng)絡(luò)可以訪問到指定PLC設(shè)備。選擇默認選項直到“完成”。

（2）右鍵點擊設(shè)備1選擇“新建標記”，進入屬性編輯器對話框，在標識欄輸入名稱、說明，在數(shù)據(jù)屬性欄根據(jù)需求輸入數(shù)據(jù)地址、數(shù)據(jù)類型、訪問方式等參數(shù)。

2.2 OPC Remote軟件安裝與配置

（1）在OPC Remote安裝界面，依次點擊“Next”，“Yes”，選擇軟件安裝路徑，“Next”，點擊“Install”開始軟件安裝。

（2）安裝過程彈窗“Default DeltaV OPC server”界面，根據(jù)提示在對話框中填入DeltaV OPC Server所在計算機的IP地址。點擊“Close”，彈出“DeltaV Server Password”界面，在對話框中填入OPC 數(shù)采站計算機用戶密碼。點擊“OK”，等待安裝完成。

（3）完成OPC Remote軟件安裝，使用OPC Remote軟件的OPCWatchIt工具進行數(shù)據(jù)的遠程訪問測試。打開OPCWatchIt工具，點擊“Change Server”，在“Host Name”中填入數(shù)采站IP地址，點擊“Browse”瀏覽選擇OPC Server，點擊“OK”返回，點擊“BrowsePath”瀏覽所有變量并選定變量，若配置正常可在Value項顯示出該變量的實時值。

3 DeltaV OPC服務(wù)器配置

基于計算機DCOM服務(wù)運行機制，DeltaV OPC服務(wù)器和遠程數(shù)采站要求統(tǒng)一的用戶名和密碼進行登錄（例如“opcuser”）[1]。使用DeltaV OPC服務(wù)器上的DeltaV User Manager創(chuàng)建用戶帳戶“opcuser”，并為其分配與計算機上使用的用戶帳戶相同的密碼。將“opcuser”設(shè)置為操作系統(tǒng)帳戶和DeltaV數(shù)據(jù)庫帳戶。

在Kepware配置完成后，進行OPC服務(wù)器OPC Mirror軟件的配置。OPC Mirror配置快速簡便，只需將OPC Items從一臺OPC服務(wù)器拖放到另一臺并下裝進行更改即可開始數(shù)據(jù)傳輸。具體操作為打開OPC mirror，建立OPC pipe，連接OPC server并在軟件中指定OPC服務(wù)器與遠程OPC站點的OPC server名稱，在本例中DeltaV系統(tǒng)側(cè)為OPC.DeltaV.1，Kepware軟件側(cè)為Kepware. KEPServerEX.V6，選擇數(shù)據(jù)傳輸方向為雙向傳輸。完成后可在軟件界面瀏覽所有數(shù)據(jù)變量，選擇需要進行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)即可。

配置完成后，OPC Mirror將在計算機系統(tǒng)后臺運行在OPC服務(wù)器之間傳輸數(shù)據(jù)，OPC Mirror軟件將采集到的實時數(shù)據(jù)通過LAN網(wǎng)提供給DCS系統(tǒng)Professional PLUS工作站做數(shù)據(jù)歷史記錄或參與控制運算等用途。OPC Mirror優(yōu)化處理最大的集成任務(wù)，因此吞吐量永遠不會一個問題。

4 結(jié)語

實踐證明，通過上述案例進行配置，DeltaV DCS系統(tǒng)通過Kepware軟件與西門子S7-300 PLC設(shè)備建立了連接，實現(xiàn)了DeltaV DCS系統(tǒng)對PLC設(shè)備的實時數(shù)據(jù)通訊采集和遠程操控。同時因為DeltaV DCS系統(tǒng)通過OPC數(shù)據(jù)采集站的Kepware從PLC取得數(shù)據(jù)，可以避免其中某一個設(shè)備系統(tǒng)斷網(wǎng)，其余子系統(tǒng)通訊受到影響，而且Kepware軟件集成多種通訊驅(qū)動，可在后期的系統(tǒng)擴展中通過同樣的通訊方式實現(xiàn)對多臺設(shè)備層設(shè)備的通訊與控制，為實現(xiàn)車間級或工廠級的集中監(jiān)控打下了基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 潘愛民.COM原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

Abstract：In the current industrial control system， when DCS system wants to communicate with the third-party equipment， it is necessary to develop the driver program of the corresponding equipment， and the communication interaction based on the device driver program often has the limitation of data traffic， so it is very convenient to realize the communication with the third-party equipment through OPC standard protocol technology.

Key words：DeltaV; kepware; OPC technology; data communication