PID優(yōu)化整定系統(tǒng)中OPC接口的研究與應(yīng)用

摘要：OPC是一個(gè)開放的工業(yè)接口標(biāo)準(zhǔn),被用于過程控制和制造業(yè)自動化系統(tǒng)。本文通過OPC接口在PID優(yōu)化整定系統(tǒng)中的應(yīng)用,介紹了DCS和OPC的基本概念,以及OPC接口的相關(guān)知識和數(shù)據(jù)存儲訪問方式;同時(shí)結(jié)合實(shí)際介紹了為實(shí)現(xiàn)各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換,應(yīng)用OPC通訊技術(shù)所搭建的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),以及OPC服務(wù)器端和客戶端開發(fā)的基本步驟,數(shù)據(jù)存儲過程的實(shí)現(xiàn);最后,討論了PID優(yōu)化整定系統(tǒng)中OPC接口的應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場領(lǐng)域中的優(yōu)點(diǎn)以及發(fā)展前景。

　　1、引言

　　隨著國內(nèi)外石油化工領(lǐng)域工業(yè)自動化的不斷發(fā)展，采用先進(jìn)技術(shù)對現(xiàn)有裝置進(jìn)行技術(shù)改 造，逐步提高裝置的生產(chǎn)規(guī)模和工藝技術(shù)水平，提高裝置的經(jīng)濟(jì)效益是一種必然的趨勢。在 此趨勢下，很多企業(yè)希望通過先進(jìn)控制的方法達(dá)到以上目的。而裝置先進(jìn)控制以及回路自動 控制的基礎(chǔ)就是PID 參數(shù)的合適設(shè)置。 現(xiàn)階段 PID 參數(shù)的設(shè)置很大程度上依賴于操作工人的經(jīng)驗(yàn)，對于沒有經(jīng)驗(yàn)的工作人員 來說調(diào)整PID 參數(shù)有些難度。PID 優(yōu)化整定系統(tǒng)正是針對此問題，自行設(shè)計(jì)開發(fā)的系統(tǒng)軟件， 其目的是為了實(shí)現(xiàn)PID 參數(shù)整定的簡單化，對于沒有合適參數(shù)的回路通過計(jì)算得到接近的 參數(shù)值，對已有的參數(shù)給出優(yōu)化的參數(shù)值。PID 優(yōu)化整定系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù) 采集模塊以O(shè)PC 協(xié)議作為接口通訊方式，連接DCS 工程師站與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取。

　　2、DCS 及OPC 概述

　　DCS（Distributed Control System）集散控制系統(tǒng)產(chǎn)生于20 世紀(jì)70 年代，它滿足了大型 生產(chǎn)的自動化要求，大大提高了單套裝置的生產(chǎn)能力[1]。在國內(nèi)大型石油化工聯(lián)合企業(yè)中， 主要煉油化工裝置已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了DCS 控制，優(yōu)化了生產(chǎn)過程并提高了生產(chǎn)效率，但由于 大多數(shù)DCS 系統(tǒng)是封閉系統(tǒng)，普遍缺乏統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的開放式接口，難以滿足企業(yè)信息化和 管控一體化的發(fā)展要求。為了解決這些問題，一些與微軟公司合作的自動化硬件和軟件供應(yīng)商聯(lián)合制定了一套稱為OPC 規(guī)范的接口協(xié)議，以此來提高過程控制工業(yè)中的自動化／控制 應(yīng)用程序，現(xiàn)場系統(tǒng)／設(shè)備以及商業(yè)／辦公室應(yīng)用程序之間的互操作性[2]。

　　OPC是一個(gè)開放的工業(yè)接口標(biāo)準(zhǔn)，意指用于過程控制的OLE技術(shù)[3]。OPC基于微軟的 OLE、COM和DCOM技術(shù)，包括一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，用于過程控制和制造 業(yè)自動化系統(tǒng)[4]。OPC技術(shù)的實(shí)質(zhì)是允許任何設(shè)備與其它設(shè)備自由通訊的一種機(jī)制，是一種 用于過程控制和工業(yè)自動化的即插即用的軟件技術(shù)，是一種過程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) [5]。這個(gè)接口規(guī)范不但能夠應(yīng)用于單臺計(jì)算機(jī)，而且可以支持網(wǎng)絡(luò)上分布式應(yīng)用程序之間的 通訊，以及不同平臺上應(yīng)用程序之間的通訊。其基本思想是：每個(gè)硬件供應(yīng)商為其設(shè)備開發(fā) 一個(gè)通用的數(shù)據(jù)接口(即OPC Server)，供其它系統(tǒng)讀寫信息，客戶應(yīng)用軟件也可以通過OPC 規(guī)范的接口來讀寫硬件設(shè)備的信息(作為OPCClient)。我們在使OPC時(shí)，不必關(guān)心底層硬件內(nèi) 部的具體細(xì)節(jié)，只需遵循OPC數(shù)據(jù)接口協(xié)議，就能夠從不同OPC數(shù)據(jù)服務(wù)器中取得數(shù)據(jù)[6]。

　　3、OPC接口的設(shè)計(jì)

　　OPC接口的設(shè)計(jì)包括OPC服務(wù)器端和客戶端兩個(gè)部分，其實(shí)質(zhì)就是連接數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)使 用者之間的通道。目前，許多DCS產(chǎn)品都推出和集成了OPC服務(wù)器，例如基于Windows操作 系統(tǒng)的YOKOGAWA CS3000 DCS和ROSEMOUNT DELTA V DCS。因此，設(shè)計(jì)PID優(yōu)化整定 系統(tǒng)的OPC接口有很大的普遍性和實(shí)用性。