《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于OPC的DCS與PLC系統(tǒng)的通訊方案
上海槽烴熱電有限責(zé)任公司
來源:中國自動化網(wǎng)
摘要: 上海槽烴熱電有限責(zé)任公司蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組輔機(jī)控制系統(tǒng)包括化學(xué)水處理和熱網(wǎng)系統(tǒng)等(簡稱BOP),。燃機(jī)控制系統(tǒng)采用美國GE公司制造的MARK VI系統(tǒng),,余熱鍋爐及公用部分控制系統(tǒng)采用美國西屋公司制造的Ovation DCS,化學(xué)水處理和熱網(wǎng)部分控制系統(tǒng)采用國電南瑞科技股份有限公司制造的GKS lO00監(jiān)控系統(tǒng),。GKSlO00監(jiān)控系統(tǒng)采用上位機(jī),、PLC相結(jié)合的控制方式,選用施耐德電氣公司的MODICON QUANTUM系列PLC和INTELLUTION公司的IFIX上位機(jī)軟件,,在DCS集控室實現(xiàn)對BOP的監(jiān)控和BOP無人值班,。
關(guān)鍵詞: PLC 監(jiān)控 DCS 以太網(wǎng)
Abstract:
Key words :

     上海槽烴熱電有限責(zé)任公司蒸汽-燃?xì)饴?lián)合循環(huán)機(jī)組輔機(jī)控制系統(tǒng)包括化學(xué)水處理和熱網(wǎng)系統(tǒng)等(簡稱BOP)。燃機(jī)控制系統(tǒng)采用美國GE公司制造的MARK VI系統(tǒng),,余熱鍋爐及公用部分控制系統(tǒng)采用美國西屋公司制造的Ovation DCS,,化學(xué)水處理和熱網(wǎng)部分控制系統(tǒng)采用國電南瑞科技股份有限公司制造的GKS lO00監(jiān)控系統(tǒng)。GKSlO00監(jiān)控系統(tǒng)采用上位機(jī),、PLC相結(jié)合的控制方式,,選用施耐德電氣公司的MODICON QUANTUM系列PLC和INTELLUTION公司的IFIX上位機(jī)軟件,在DCS集控室實現(xiàn)對BOP的監(jiān)控和BOP無人值班,。

一,、系統(tǒng)通訊
      1.1 直連方案
       在原BOP中增加1臺上位機(jī)操作員站,配置及功能與原上位機(jī)操作員站相同,,并將該站放置在DCS集控室,。這樣,運(yùn)行人員就可以在DCS集控室對BOP進(jìn)行監(jiān)控,,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1,。

                                

       該方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,技術(shù)上易于實施,,僅需要增加1臺操作員站,。由于DCS集控室距離BOP較遠(yuǎn),需采用光纖通訊,,并且DCS網(wǎng)絡(luò)與BOP網(wǎng)絡(luò)相互獨立,,無法形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。
       1.2 Modbus方案
        采用Modbus協(xié)議實現(xiàn)DCS與BOP PLC系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),。Modbus協(xié)議是國際標(biāo)準(zhǔn)通訊規(guī)約,,Ovation
DCS和MODICON QUANTUM系列PLC均支持該協(xié)議,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2,。

                                  

        該方案可使DCS通過Modbus協(xié)議直接對PLC進(jìn)行讀寫操作,,從而實現(xiàn)在DCS集控室監(jiān)控BOP;在DCS側(cè)形成一個完整的數(shù)據(jù)庫,且無需增加過多的額外設(shè)備,。不足之處是:MODICON QUANTUM系列Pl,,C的ModbuS接口為RS2.32口,,遠(yuǎn)距離通訊時需要轉(zhuǎn)換為RS485,通訊介質(zhì)為屏蔽雙絞線;Modbus通訊速率較低,,當(dāng)通訊數(shù)據(jù)量大時,,會造成網(wǎng)絡(luò)堵塞;采用熱備配置的BOP PLC系統(tǒng),主,、從控制器切換時會造成數(shù)據(jù)在切換過程中的丟失,。
       1.3 OPC方案
       DCS、PLC都具有OPC接口能力,,采用OPC技術(shù)實現(xiàn)DCS與BOP PLC系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng),其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖3,。
                                       
       相對于直連方案和Modbus方案,,OPC方案具有以下主要特點:
       (1)Ovation DCS和BOP PLC系統(tǒng)上位機(jī)軟件IFIX均基于(JPC標(biāo)準(zhǔn)開發(fā),且DCS的操作員站和BOP PLC系統(tǒng)上位機(jī)均支持以太網(wǎng)通訊,,因此易于實現(xiàn),。
      (2)DCS數(shù)據(jù)庫和ROP PLC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫在DCS中可以整合為一個數(shù)據(jù)庫,完全實現(xiàn)在DCS上對BOP的監(jiān)控,。
      (3)采用快速光纖以太網(wǎng)可保證網(wǎng)絡(luò)的暢通和整個系統(tǒng)的性能,,且網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡單,需要額外增加的設(shè)備較少,。
      (4)當(dāng)BOPPLC系統(tǒng)發(fā)生雙機(jī)熱備切換時,,DCS和PLC系統(tǒng)的通訊仍然能夠正常進(jìn)行,無需專門設(shè)計切換電路,。
二,、OPC方案的實現(xiàn)
        BOP的化學(xué)水處理控制系統(tǒng)和熱網(wǎng)控制系統(tǒng)軟、硬件配置基本一致,。本文僅以化學(xué)水處理控制系統(tǒng)為例,,對OPC方案的應(yīng)用加以說明。
     2.1 建立以太網(wǎng)
        在DCS與化學(xué)水處理控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)之前,,各自網(wǎng)絡(luò)為獨立的局域網(wǎng)(以太網(wǎng)),。為了實現(xiàn)OPC方案,首先必須建立兩個系統(tǒng)之間的光纖以太網(wǎng),。為了保證各自網(wǎng)絡(luò)的相對獨立和安全性,,兩個局域網(wǎng)的網(wǎng)段不一樣,因此需設(shè)置網(wǎng)關(guān)和路由才能在兩個系統(tǒng)之間建立一條以太網(wǎng)通道,。
     2.2 設(shè)置OPC服務(wù)器和客戶端
        確認(rèn)OPC服務(wù)器(SERVER)的上位機(jī)安裝的是帶有OPC服務(wù)的IFIX,,且運(yùn)行IFIX時,必須啟動IFIX的OPC服務(wù)(一個名為OPC2OiFTX.EXE的可執(zhí)行文件),。
        OPC基于Microsoft Windows的對象鏈接和嵌套(Active X),、部件對象模型(COM)和分布式部件對象模型(DCOM)技術(shù),,因此需要修改OPC SERVER的IFIX操作員站以及作為OPC客戶端(CLIENT)的DCS操作員站的DCOM配置,才能建立OPC SERVER和OPC CLIENT之間的正確連接,。這是建立SERVER/CLIENT結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵一步,。
         (1)OPC SERVER的DCOM設(shè)置 作為OPC SERVER的IFIX操作員站所使用的計算機(jī)操作系統(tǒng)為Windows2000,因此本文以Window2000操作系統(tǒng)為例說明DCOM的設(shè)置,。1)點擊"開始"菜單中的"運(yùn)行",,在彈出的對話框中輸入"DCOMCNFG"打開DCOM的設(shè)置頁面;2)在"總體默認(rèn)屬性"頁面上,選擇"在這臺計算機(jī)上啟用分布式COM"選項,,同時將"默認(rèn)身份級別"設(shè)置為"無";3)在"總體默認(rèn)安全機(jī)制"頁面上,,確認(rèn)"默認(rèn)訪問權(quán)限"和"默認(rèn)啟動權(quán)限"的默認(rèn)值中無"Everyone"存在。如果"Everyone"存在,,應(yīng)用服務(wù)器將不能正常啟動;4)在"常規(guī)"頁面中,,雙擊應(yīng)用服務(wù)器IFIX  OPC SERVER,打開其DCOM屬性設(shè)置,,將"常規(guī)"頁面中的"身份驗證級別"改為"無";在"位置"頁面上選中"在這臺計算機(jī)上運(yùn)行應(yīng)用程序"選項;在"安全性"頁面中,,所有的選項都選擇"使用自定義訪問權(quán)限",編輯每一個權(quán)限,,將"Everyone"加入用戶列表中;在"身份標(biāo)識"頁面中,,選擇"交互式用戶"。
         (2)OPCCLIENT的DCOM設(shè)置 作為OPC CLIENT的Ovation DCS操作員站所使用的計算機(jī)操作系統(tǒng)為Windows xp,,具體設(shè)置可以參閱DCS的相關(guān)手冊,,該部分工作由DCS廠家完成,在此不進(jìn)行詳述,。
         (3)在OPC CLIENT上訪問OPC SERVER 正確配置了OPC SERVER和CLIENT的DCOM后,,就在DCS和BOP PLC系統(tǒng)之間構(gòu)建了一條基于OPC的網(wǎng)絡(luò)通道,從而將BOP的過程數(shù)據(jù)庫納入DCS過程數(shù)據(jù)庫中,,實現(xiàn)在DCS操作員站上對BOP的監(jiān)控,。
三、結(jié)語
        上海漕烴熱電有限責(zé)任公司的DCS與BOP PLC系統(tǒng)的通訊選用的是基于OPC方案,,該方案實現(xiàn)了在DCS集控室對BOP的監(jiān)控和無人值守,。通過一段時間的運(yùn)行,該方案也暴露出一定的問題,,主要是在DCS操作員站啟動OPC通訊時,,OPC CLIENT會對OPC  SERVER寫數(shù)據(jù)(如設(shè)定值),影響PLC系統(tǒng)的正常運(yùn)行,。該問題可以通過對DCS進(jìn)行設(shè)置和編寫程序得到解決,,經(jīng)完善后系統(tǒng)目前運(yùn)行穩(wěn)定。
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