吳順麗，宋曉輝

(1.河南省自動(dòng)化工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450008；2.河南省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所有限公司，河南 鄭州 450008；3.河南省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系，河南 鄭州 450000)

0 引言

我國(guó)農(nóng)業(yè)的現(xiàn)狀是智能化農(nóng)業(yè)剛剛起步，成本高、勞動(dòng)密集、效率低下，技術(shù)人才后繼乏力，信息化水平較低，已經(jīng)不能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)食品綠色、安全、無(wú)污染等要求[1-3]。將現(xiàn)代化的控制技術(shù)和信息技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)是實(shí)現(xiàn)高效、可持續(xù)發(fā)展的智能化農(nóng)業(yè)的必然趨勢(shì)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，首先要解決單套設(shè)備之間的通訊問(wèn)題，由于現(xiàn)有設(shè)備在安裝調(diào)試時(shí)沒(méi)有考慮到與其他設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題，這些系統(tǒng)獨(dú)立采集與傳輸信息，信息共享程度低，妨礙農(nóng)業(yè)綜合自動(dòng)化和信息化的進(jìn)程；編寫不同的軟硬件之間的通訊驅(qū)動(dòng)程序，需要花費(fèi)大量的時(shí)間和人力成本，根據(jù)不同設(shè)備開(kāi)發(fā)的驅(qū)動(dòng)程序不具有通用性，不便于普遍推廣[4-5]。本文提出了用OPC(OLE for Process Control)技術(shù)來(lái)解決這些信息的互通問(wèn)題。OPC技術(shù)應(yīng)用于智能化農(nóng)業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)是將信息化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用于智能化農(nóng)業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸和共享，為智能化農(nóng)業(yè)未來(lái)的發(fā)展提供一種通信技術(shù)的支持。OPC技術(shù)是以Microsoft公司的OLE/COM技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的[6]。OPC技術(shù)采用的規(guī)范是OPC-DA，它可以保證運(yùn)行于不同平臺(tái)的各種應(yīng)用軟件，用不同語(yǔ)言編寫的標(biāo)準(zhǔn)化接口完成數(shù)據(jù)的存取。OPC客戶端中可以通過(guò)自定義快速方便地訪問(wèn)OPC服務(wù)器接口，并通過(guò)軟件提供的OPC接口，應(yīng)用于供應(yīng)商提供的系統(tǒng)中，這樣使得數(shù)據(jù)的傳輸不依賴于設(shè)備和設(shè)備供應(yīng)商，從而實(shí)現(xiàn)了不同系統(tǒng)之間的傳輸。基于此，利用OPC技術(shù)在農(nóng)業(yè)自動(dòng)化各子系統(tǒng)之間建立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，從而在智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)存取規(guī)范模式[7]。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)構(gòu)成架構(gòu)如圖1所示，總控主機(jī)與蔬菜溫室大棚系統(tǒng)主機(jī)、智能養(yǎng)殖系統(tǒng)主機(jī)通過(guò)工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)連接，相關(guān)負(fù)責(zé)人的主機(jī)可以根據(jù)需要接入環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)，另外還可以在環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中接入網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)供需要者共享使用[8]。蔬菜溫室大棚系統(tǒng)通過(guò)IFIX組態(tài)軟件讀取蔬菜溫室大棚的溫度、濕度、光照強(qiáng)度等參數(shù)，并對(duì)相關(guān)設(shè)備狀況進(jìn)行監(jiān)控。智能養(yǎng)殖系統(tǒng)通過(guò)組態(tài)王軟件讀取養(yǎng)殖系統(tǒng)的上料機(jī)、供氧機(jī)、通風(fēng)設(shè)備等參數(shù)，并對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的改變進(jìn)行語(yǔ)音播報(bào)，對(duì)異常情況進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警。總控主機(jī)通過(guò)OPC技術(shù)將蔬菜溫室大棚系統(tǒng)數(shù)據(jù)、智能養(yǎng)殖系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)設(shè)備狀況進(jìn)行總體監(jiān)控，并根據(jù)需要將數(shù)據(jù)經(jīng)由WEB服務(wù)器通過(guò)外網(wǎng)傳輸出去[9]。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成Fig.1 System composition

2 OPC服務(wù)器及OPC客戶端DCOM配置

首先分別在OPC服務(wù)器和OPC客戶端創(chuàng)建新用戶，并且要求新用戶的名字和密碼分別相同；其次，賦予該用戶訪問(wèn)DCOM的權(quán)限，將該用戶添加到Distribute COM Users用戶組；再次，開(kāi)放DCOM訪問(wèn)，修改入站規(guī)則中Windows Management Instrumentation(DCOM-In)的屬性為啟用狀態(tài)，并在作用域?qū)傩皂?yè)設(shè)置本地IP和遠(yuǎn)程IP為任何IP地址；然后，將OPCEnum.exe加入入棧規(guī)則；最后，配置DCOM安全，在COM安全屬性頁(yè)，點(diǎn)擊訪問(wèn)權(quán)限的編輯默認(rèn)值按鈕，將表1中的組或用戶名添加到訪問(wèn)權(quán)限默認(rèn)安全的組或用戶名框內(nèi)，點(diǎn)擊訪問(wèn)權(quán)限的編輯限制的按鈕，將表1中除了SELF的組或用戶名添加到訪問(wèn)權(quán)限安全限制的組或用戶名框內(nèi)，將表2的組或用戶名添加到COM安全頁(yè)啟動(dòng)和激活限制的默認(rèn)安全和安全限制的組或用戶名框內(nèi)。配置完以上內(nèi)容，還需要配置OPCENUM的安全設(shè)置，在“組件服務(wù)”左側(cè)樹(shù)形菜單，選擇“組件服務(wù)/計(jì)算機(jī)/我的電腦/DCOM配置”，在列表或內(nèi)容顯示區(qū)內(nèi)選擇OPCEnum項(xiàng)目，在鼠標(biāo)右鍵彈出的菜單，選擇“屬性”項(xiàng)目[10]。在常規(guī)頁(yè)面，將身份驗(yàn)證級(jí)別改為無(wú)。在位置屬性頁(yè)選中“在數(shù)據(jù)所在的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序和在此計(jì)算機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序”選項(xiàng)。在安全屬性頁(yè)將啟動(dòng)和激活權(quán)限、訪問(wèn)權(quán)限、配置權(quán)限都選為自定義。在啟動(dòng)和激活權(quán)限頁(yè)面為Everyone用戶勾選本地啟動(dòng)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、本地激活及遠(yuǎn)程激活權(quán)限。并將DISTRIBUTE COM USER以及新建用戶添加到組或用戶名框內(nèi)。在訪問(wèn)權(quán)限頁(yè)面為Everyone用戶勾選本地訪問(wèn)和遠(yuǎn)程訪問(wèn)權(quán)限。在更改配置權(quán)限頁(yè)面為Everyone用戶勾選完全控制和讀取權(quán)限。在標(biāo)識(shí)標(biāo)簽頁(yè)選擇交互式用戶。

表1 訪問(wèn)權(quán)限組或用戶名Tab.1 Access permission group or user name

3 總控主機(jī)與各子系統(tǒng)的配置

總控主機(jī)與各子系統(tǒng)的連接如圖2所示。

圖2 主體框架Fig.2 Main frame

3.1 總控主機(jī)與蔬菜溫室大棚系統(tǒng)通訊配置

首先，在總控主機(jī)打開(kāi)IFIX的系統(tǒng)配置，在SCADA配置里添加OPC驅(qū)動(dòng)并保存。然后，打開(kāi)IFIX工作臺(tái)I/O驅(qū)動(dòng)器下的OPC，選擇Use Romote OPC Client Driver，選擇要訪問(wèn)的OPC服務(wù)器的計(jì)算機(jī)名，并在Select an OPC Data Accessb Server頁(yè)面選擇Intellution.OPCiFIX.1，完成對(duì)OPC服務(wù)器添加，接著PowerTool界面里添加Group，后添加Item，并在Item界面點(diǎn)擊Browse Server，會(huì)出現(xiàn)OPC服務(wù)器的所有變量，選擇需要的變量即可。在做這個(gè)配置的過(guò)程需要OPC服務(wù)器組態(tài)軟件處于打開(kāi)或者運(yùn)行狀態(tài)[10]。

3.2 總控主機(jī)與智能養(yǎng)殖系統(tǒng)通訊配置

在智能養(yǎng)殖系統(tǒng)的“組件服務(wù)”左側(cè)樹(shù)形菜單，選擇“組件服務(wù)/計(jì)算機(jī)/我的電腦/DCOM配置”，在列表中選擇KingView.View項(xiàng)目，將常規(guī)標(biāo)簽頁(yè)的身份驗(yàn)證級(jí)別由默認(rèn)改為無(wú)，在位置標(biāo)簽頁(yè)選中“在數(shù)據(jù)所在的計(jì)算機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序和在此計(jì)算機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序”。在安全屬性頁(yè)將啟動(dòng)和激活權(quán)限、訪問(wèn)權(quán)限、配置權(quán)限都選為自定義。在啟動(dòng)和激活權(quán)限頁(yè)面為Everyone用戶勾選本地啟動(dòng)、遠(yuǎn)程啟動(dòng)、本地激活及遠(yuǎn)程激活權(quán)限，并將DISTRIBUTE COM USER以及新建用戶添加到組或用戶名框內(nèi)。在訪問(wèn)權(quán)限頁(yè)面為Everyone用戶勾選本地訪問(wèn)和遠(yuǎn)程訪問(wèn)權(quán)限。在更改配置權(quán)限頁(yè)面為Everyone用戶勾選完全控制和讀取權(quán)限。在標(biāo)識(shí)標(biāo)簽頁(yè)選擇交互式用戶。以上配置完成后，參照通風(fēng)機(jī)系統(tǒng)IFIX的配置方法，在總控主機(jī)選擇要訪問(wèn)的智能養(yǎng)殖系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)名，并在Select an OPC Data Access Server頁(yè)面選擇KingView.View.1，根據(jù)項(xiàng)目的需要訪問(wèn)相應(yīng)的變量即可，所有子系統(tǒng)添加完成后的效果，如圖3所示。

圖3 PowerTool界面Fig.3 PowerTool interface

3.3 配置完成后界面顯示效果

IFIX組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的蔬菜溫室大棚系統(tǒng)如圖4所示，可實(shí)時(shí)顯示蔬菜大棚的溫度、濕度等參數(shù)，以及設(shè)備的運(yùn)行狀況。

圖4 蔬菜溫室大棚系統(tǒng)Fig.4 Vegetable greenhouse system

組態(tài)王軟件開(kāi)發(fā)的智能養(yǎng)殖系統(tǒng)如圖5所示，可實(shí)時(shí)顯示養(yǎng)殖場(chǎng)的溫度、濕度等參數(shù)，以及各設(shè)備的運(yùn)行狀況。

圖5 智能養(yǎng)殖控制系統(tǒng)Fig.5 Intelligent breeding control system

IFIX組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)的智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)如圖6所示，可實(shí)時(shí)同步顯示蔬菜大棚和養(yǎng)殖場(chǎng)的參數(shù)及設(shè)備信息。

圖6 智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)Fig.6 Intelligent agricultural system

在蔬菜溫室大棚系統(tǒng)和智能養(yǎng)殖系統(tǒng)數(shù)據(jù)參數(shù)變化，以及設(shè)備啟動(dòng)停止變化時(shí)，智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)就會(huì)隨著這兩個(gè)系統(tǒng)的改變而改變。通過(guò)OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)系統(tǒng)的融合。另外還可以在智能化農(nóng)業(yè)系統(tǒng)設(shè)置WEB發(fā)布功能，使擁有權(quán)限的管理者可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)隨時(shí)查看系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)當(dāng)前工控市場(chǎng)主流的幾種組態(tài)軟件之間通過(guò)OPC技術(shù)實(shí)現(xiàn)通訊的配置方法進(jìn)行了探討和實(shí)踐，為智能化農(nóng)業(yè)當(dāng)前的各個(gè)控制系統(tǒng)之間的互聯(lián)互通提供了一種通用的方法，同樣對(duì)其他行業(yè)的控制系統(tǒng)之間的通訊也有一定的借鑒作用。