趙曉亮

摘要：在煉鋼過(guò)程中，采用轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)能夠提高鋼鐵生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本和減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，從而為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)更多高附加值產(chǎn)品打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。目前，科學(xué)技術(shù)、通訊電子技術(shù)和人工智能管理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛，數(shù)據(jù)采集準(zhǔn)確，為更好地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的研究提供了有利條件。在該系統(tǒng)中配備了1臺(tái)計(jì)算機(jī)單獨(dú)工作，從而可在現(xiàn)有操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，利用OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)站之間的互訪。這有利于以最少的投資收獲最大的效能。為此，本文就針對(duì)OPC技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用展開(kāi)分析與探討。

關(guān)鍵詞：OPC技術(shù);轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng);應(yīng)用

導(dǎo)演：

本文首先簡(jiǎn)單介紹了OPC技術(shù)和OLE三層接口技術(shù)，OPC技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行中起到了至關(guān)重要的作用。并分析了OPC技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的主要問(wèn)題，最后探討了轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)的基本配置、硬件、軟件等方面的內(nèi)容。將OPC技術(shù)運(yùn)用到鋼鐵生產(chǎn)中，可提高鋼材的生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)的應(yīng)用有利于滿足生產(chǎn)需求，促進(jìn)我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 OPC和OLE三層接口技術(shù)的概述

1.1 OPC技術(shù)概述

OPC（OLE for Process Control）建立在OLE規(guī)范之上，為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)機(jī)制。OPC規(guī)范包括OPC服務(wù)器和OPC客戶機(jī)兩個(gè)部分，實(shí)質(zhì)是在硬件供應(yīng)商和軟件開(kāi)發(fā)商之間建立一套完整的“規(guī)則”。只需遵循這套規(guī)則，數(shù)據(jù)交互對(duì)兩者來(lái)說(shuō)都是透明的，硬件供應(yīng)商無(wú)需考慮應(yīng)用程序的多種需求和傳輸協(xié)議，軟件開(kāi)發(fā)商也無(wú)需了解硬件和操作過(guò)程。WinCC可作為OPC服務(wù)器和OPC客戶機(jī)，在1臺(tái)計(jì)算機(jī)安裝WinCC時(shí)，會(huì)自動(dòng)添加OPC服務(wù)器、OPC通信驅(qū)動(dòng)程序、OPC條目管理器等OPC組件。

OPC技術(shù)有其工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，包括一整套的接口和屬性的標(biāo)準(zhǔn)集。由于以往每個(gè)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)商為了存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)都需要重新編寫(xiě)專用接口函數(shù)，但現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中的數(shù)據(jù)復(fù)雜，且產(chǎn)品常常升級(jí)，這對(duì)數(shù)據(jù)編寫(xiě)造成了嚴(yán)重的影響。因此，OPC技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。該技術(shù)具有高效性和開(kāi)放性，且安全、可靠，是一種即插即用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，可為廣大系統(tǒng)使用者帶來(lái)便利。該技術(shù)的產(chǎn)生有效地建立了現(xiàn)場(chǎng)控制與應(yīng)用程序之間的橋梁，可實(shí)現(xiàn)過(guò)程自動(dòng)化控制?，F(xiàn)已建立OPC基金會(huì)管理，世界上重要的自動(dòng)化控制系統(tǒng)或儀器過(guò)程控制系統(tǒng)都是基金會(huì)會(huì)員。

1.2 OLE三層接口技術(shù)概述

OLE技術(shù)應(yīng)用于微軟公司，通過(guò)一套標(biāo)準(zhǔn)的OLE/COM接口完成。OLE是自動(dòng)化標(biāo)準(zhǔn)接口，其可自動(dòng)調(diào)用OLE技術(shù)，允許多臺(tái)計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行文檔和圖形的交換。OLE機(jī)制的基礎(chǔ)是COM，其是為了實(shí)現(xiàn)與編程語(yǔ)言無(wú)關(guān)的對(duì)象而制定的，可以不受程序限制訪問(wèn)，且可在兩個(gè)應(yīng)用程序之間進(jìn)行接口通訊。

2 OPC技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)中存在的主要問(wèn)題分析

某鋼鐵集團(tuán)公司第一煉鋼廠100t轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)（圖1）包括主體系統(tǒng)和二文重砣系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱二文系統(tǒng)）。

主體系統(tǒng)是以PLC+PC為基礎(chǔ)、儀控電控為一體的分散型控制系統(tǒng)，完成對(duì)設(shè)備的控制、計(jì)算、連鎖等功能，其中人機(jī)界面集中顯示設(shè)備各種狀態(tài)和鋼水溫度、重量等工藝參數(shù)。復(fù)吹、氧槍傾動(dòng)、汽化系統(tǒng)等6臺(tái)S7-400 PLC組成主干環(huán)網(wǎng)，使用CP443-1模板、OSM交換機(jī)、光纖與雙絞線等設(shè)備，建立工業(yè)以太網(wǎng)。操作員站、工程師站計(jì)算機(jī)通過(guò)普通以太網(wǎng)卡或西門(mén)子CP1613網(wǎng)卡等連接至OSM，安裝STEP7、WINCC等軟件?，F(xiàn)場(chǎng)總線為PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)，復(fù)吹、氧槍傾動(dòng)等6個(gè)系統(tǒng)有各自的DP網(wǎng)絡(luò)，遠(yuǎn)程站為現(xiàn)場(chǎng)操作箱、料位計(jì)、變頻器等;二文系統(tǒng)是單獨(dú)的控制系統(tǒng)，專用于轉(zhuǎn)爐煙道喉口壓力調(diào)節(jié)，系統(tǒng)使用獨(dú)立的S7-300 PLC，PLC和電氣柜安裝在現(xiàn)場(chǎng)49m高層平臺(tái)，在主控室布置1臺(tái)工控機(jī)，硬件使用西門(mén)子CP5611網(wǎng)卡，安裝STEP7、WINCC等軟件。二文系統(tǒng)WinCC項(xiàng)目中僅有的一個(gè)畫(huà)面用于顯示液壓泵啟動(dòng)停止、重砣位置等二文系統(tǒng)狀態(tài)，使用PROFIBUS通信。轉(zhuǎn)爐主體系統(tǒng)操作站使用頻繁，兩臺(tái)計(jì)算機(jī)不能滿足需要。二文系統(tǒng)WinCC項(xiàng)目的變量與畫(huà)面均較少且不需要經(jīng)常操作，為其單獨(dú)配置1臺(tái)計(jì)算機(jī)，不能充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)效能。因此設(shè)想在現(xiàn)有硬件基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)站點(diǎn)與PROFIBUS站點(diǎn)之間網(wǎng)絡(luò)互訪，充分發(fā)揮各操作站計(jì)算機(jī)效能，投資小、效果好。利用WinCC中的OPC功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)完全互訪。

3 OPC技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用

基于OPC技術(shù)的轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)需要完成2部分操作：①在主體系統(tǒng)操作站界面中增加二文重砣系統(tǒng)，并且保證此操作站能訪問(wèn)二文重砣系統(tǒng)PLC系統(tǒng);②需要將二文重砣系統(tǒng)擴(kuò)充為主體系統(tǒng)的操作站，最終實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)的相互訪問(wèn)和有效結(jié)合。

3.1 系統(tǒng)的硬件連接

如上圖所示，“操作站3”即二文重砣系統(tǒng)操作站，帶有以太網(wǎng)卡，用網(wǎng)線連接了轉(zhuǎn)爐環(huán)網(wǎng)的交換機(jī)?！安僮髡?”升格為OPC服務(wù)器，配有雙網(wǎng)卡。二文重砣系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡采集變量，設(shè)置OPC為服務(wù)器，用以太網(wǎng)卡連接轉(zhuǎn)爐環(huán)網(wǎng)，從而使“主控室”“操作站1”“操作站2”得以訪問(wèn)。

3.2 系統(tǒng)的軟件配置

基于OPC技術(shù)，轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)在軟件配置方面需要建立以太網(wǎng)連接和進(jìn)行系統(tǒng)變量、歸檔報(bào)警等，這是因?yàn)槎闹仨认到y(tǒng)變量數(shù)目少于主體系統(tǒng)。因此，可將“操作站1”的項(xiàng)目?jī)?nèi)容直接挪用至“操作站3”，以減少?gòu)?fù)雜系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究帶來(lái)的巨大工作量。此操作可完成轉(zhuǎn)爐對(duì)6臺(tái)PLC的訪問(wèn)，可將“操作站3”中計(jì)算機(jī)的IP地址設(shè)為合適的網(wǎng)段，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)爐的自動(dòng)化生產(chǎn)。此外，還可建立二文重砣系統(tǒng)的變量，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)新型項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能以及“操作站3”對(duì)主體系統(tǒng)和二文重砣系統(tǒng)的全面訪問(wèn)。

3.3 系統(tǒng)中OPC功能的配置

在該系統(tǒng)中，使用OPC技術(shù)才能更好地實(shí)現(xiàn)操作站對(duì)二文系統(tǒng)的有效訪問(wèn)，操作步驟如下：2.3.1確認(rèn)各操作站內(nèi)安裝的軟件，確認(rèn)“操作站1”與“操作站3”之間的網(wǎng)絡(luò)地址是否處于同一工作組內(nèi)，以確保兩個(gè)操作站可以相互訪問(wèn)。2.3.2為了設(shè)置最低安全級(jí)別，對(duì)所有人設(shè)置了訪問(wèn)權(quán)限，可避免因權(quán)限引發(fā)的問(wèn)題。在“操作站3”中配置DCOM系統(tǒng)，開(kāi)始運(yùn)行指令，選中“OPC Server”設(shè)置屬性，在復(fù)選框中選擇“none”和“Anonymous”。2.3.3對(duì)“操作站1”進(jìn)行OPC功能設(shè)置，實(shí)現(xiàn)“操作站1”到“操作站3”的二文重砣系統(tǒng)的變量訪問(wèn)，即通過(guò)右鍵點(diǎn)擊“資源管理器”，找到“變量管理器”后添加驅(qū)動(dòng)程序，選擇相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)，出現(xiàn)一系列服務(wù)器列表可供選擇時(shí)，即可訪問(wèn)所有站點(diǎn);在服務(wù)器列表中，選擇“操作站3”的計(jì)算機(jī)，在定義下的服務(wù)器中選擇子菜單，通過(guò)點(diǎn)擊子菜單中的“服務(wù)器”按鈕，得到所需的變量;在二文重砣系統(tǒng)中選中一個(gè)變量，經(jīng)過(guò)確認(rèn)后可進(jìn)行新變量的設(shè)定。2.3.4將二文重砣系統(tǒng)操作界面加入“操作站1”的項(xiàng)目中，通過(guò)系統(tǒng)的有效拷貝，界面中的變量可以通過(guò)上述方式建立，完成從服務(wù)器中讀取變量數(shù)據(jù)的任務(wù)。此外，可通過(guò)OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)互訪功能。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上可知，在傳統(tǒng)煉鋼技術(shù)的基礎(chǔ)上，融入新型的現(xiàn)代化技術(shù)，研究出基于OPC技術(shù)的轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)，可優(yōu)化煉鋼工藝的自動(dòng)化進(jìn)程。所以，應(yīng)圍繞該技術(shù)的整體化需求規(guī)范其操作流程，強(qiáng)化自動(dòng)化系統(tǒng)的功能，從而實(shí)現(xiàn)最好的運(yùn)行效果。本文對(duì)某鋼鐵生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行了深入研究，針對(duì)轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)存在的問(wèn)題，通過(guò)完善轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化控制系統(tǒng)，對(duì)工藝過(guò)程中的變量及參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了集團(tuán)的鋼鐵產(chǎn)量和鋼鐵質(zhì)量，降低了集團(tuán)發(fā)展的運(yùn)營(yíng)成本，為早日實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)國(guó)際化打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉長(zhǎng)進(jìn)，徐蕾，張淋云.OPC技術(shù)在濟(jì)鋼120噸轉(zhuǎn)爐控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].2016.

[2]李明，王嵐瀟，葛玉霞.OPC技術(shù)在轉(zhuǎn)爐自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].2017.

[3]楊傳穎，李赫.OPC技術(shù)發(fā)展綜述[J].2016.

1428500520388