OPC在棒材厂加热炉控制系统中的应用

2022-09-11

1 系统概述

棒材厂加热炉为三段步进式煤气加热炉, 共分为预热段, 加热段以及均热段三段。对于该加热炉的控制系统而言, 采用的是日本横河公司集散控制系统CS1000系统, 它主要适用于中小规模控制对象的系统。该系统的基本特点是: (1) 采用开放的WONDOW NT4.0操作系统, 通用PC机作为操作平台; (2) 工程数据以及其它项目数据的再利用, 方便的文件数据调用功能; (3) 虚拟测试功能在只有一台PC机的情况下, 可以进行软件的生成及调试工作。棒材厂应用的CS1000系统由两台HIS (Human Interface Station) 、两台FCS (Field Control Station) 以及CS1000组态软件组成。两台FCS通过控制总线 (Control bus) 与HIS连接, 而两台HIS之间通过以太网 (Ethernet) 连接。两台HIS之间采用了冗余控制技术, 以便在一台HIS发生突发事故时 (如死机, 掉电等) , 系统可以迅速切换到另一台HIS继续进行监控。整个控制系统软件可以表述为:VC+OPC+模糊控制算法。这其中, VC是编程采用的编程语言, OPC是运用来与现场控制设备打交道的一种通信机制, 模糊控制算法则是进行控制的策略。

2 OPC技术

OPC全称是OLE for Process Control, 是过程控制业中的新兴标准, 它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应用建立了桥梁。在过去, 为了存取现场设备的数据信息, 每一个应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由于现场设备的种类繁多, 且产品的不断升级, 往往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要, 系统集成商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下, OPC标准应运而生。OPC以OLE/COM/DCOM机制作为应用程序级的通信标准, 采用客户/服务器模式, 把开发访问接口的任务放在硬件生产厂家或第三方厂家, 以OPC服务器的形式提供给用户, 解决了软、硬件厂商的矛盾, 完成了系统的集成, 提高了系统的开放性和可互操作性。OPC技术的实现包括两个组成部分, OPC服务器部分及OPC客户应用部分。OPC服务器是一个典型的现场数据源程序, 它收集现场设备数据信息, 通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。OPC客户应用是一个典型的数据接收程序, 如人机界面软件 (HMI) 、数据采集与处理软件 (SCADA) 等。OPC客户应用通过OPC标准接口与OPC服务器通信, 获取OPC服务器的各种信息。符合OPC标准的客户应用可以访问来自任何生产厂商的OPC服务器程序。它的优势表现在: (1) 硬件厂商熟悉自己的硬件设备, 因为设备驱动程序性能更可靠、效率更高。 (2) 软件厂商可以减少复杂的设备驱动程序的开发周期, 只需一套遵循OPC标准的程序就可以实现与硬件设备的通信。 (3) 软件硬件的互操作性强。 (4) OPC把软硬件厂商区分开来, 使得软件厂商和硬件厂商双方的效率有了更大的提高。

3 OPC技术的现场使用

现场用的是由日本横河公司开发的OPC服务器。使用了一个ActiveX控件来和这个O P C服务器打交道。该控件的全称为CENTUM Control, 将该控件加入到应用程序后, 就可以应用该控件与OPC服务器打交道。下面将介绍该控件几个重要的方法 (Method) 。

VARIANT CCENTUM::PutTagData (const VARIANT&vTagItems, const VARIANT&vData) 。

该方法用来将数据下发, 例如, 如果要将上加热段的煤气阀门开度设为50, 由于上加热段的煤气阀门的控制块 (Function Block) 为:FIRC121, 则可以设置为:CCENTUM::PutTagData (COleVariant (“FIRC121.PV”) , ColeVariant (50) ) ;VARIANT CCENTUM::Get Tag Data (const VARIANT&vTagItems) ;

该方法用于从现场读取数据, 例如, 如果要读取此时上加热段的实际温度值, 由于上加热段温度的控制块 (Function Block) 为:TIC101.PV, 则可以这样设置:

COl eV arian ta=C C E N T U M::GetTagData (COleVariant (TIC101.PV) ) 。

则变量a就为采上来的上加热段的实际温度值。

另外, 也可以读取此时现场的控制块 (Function Block) 的工作状态。对于现场的PID控制块 (即:PID Function Block) , 共有三种控制方式:MAN (手动) , AUT (自动) , CAS (级联) , 而运行模糊算法时却需要此时的控制块 (PID Function Block) 的工作状态为MAN (手动) 。所以, 也需要读取此时的PID控制块的工作状态, 以便加以判断。例如, 如果要读取上加热段温度PID控制块的工作状态。则要这样设置:COleVariant a=CCENTUM::GetTagData (COleVariant (TIC101.MODE) ) ;则变量a为上加热段温度PID控制块 (PID Function Block) 的工作状态。