基于OPC技术的工业数据通讯应用

摘要：本文概述了 OPC技术原理及其特点，基于嘉兴联合污水处理厂工程建设中对OPC技术的应用，深入探讨了基于OPC技术的工业数据通讯应用，以期为广大同行提供一些借鉴和参考。

关键词：OPC技术、污水处理厂、工业数据通讯

中图分类号：U664.9+2文献标识码： A 文章编号：

一、前言

随着科技的发展，各类企业通过现代科技的应用不断壮大，由于规模的扩大，使得生产数据无法集中共享，从而使生产管理人员无法从整个生产工艺流程的角度去指导生产，优化工艺。OPC技术的应用则能够大大改善这一现状。

二、OPC技术的原理及特点概述

1.OPC技术的概念

OPC是一个工业标准，采用客户／服务器模式，以微软的组件对象模型（COM／DCM／COM＋）技术为基础，为工业控制软件定义了一套标准的对象、接口和属性，通过这些对象接口，应用软件之间能够无缝地集成在一起，实现了应用程序间数据交换方式的标准化。OPC客户是数据的使用方，处理OPC服务器提供的数据；OPC服务器又是数据的供应方，负责为OPC客户提供所需的数据。OPC已成为一种工业技术标准，应用此技术可以方便地把不同供应商提供的驱动程序与应用程序集成在一起。

2.OPC的优越性及特点：

（1）在过程控制和工业领域的“即插即用”。

（2）允许在不同供应商开发的硬件装置和应用软件之间通过共同的接口进行数据交换，Windows技术和OPC接口使之有可能将可编程控制端的硬件和软件组合在一起而不需要开发大量专用的通讯接口程序，由此节省了人、财、物。

（3）使从办公室产品到过程数据的访问简单易行而且灵活可靠。

（4）OPC客户可与所有接受OPC服务器的软件进行数据交换，并在数据库系统上建立了OPC规范，OPC客户也可与之实现数据交互。

三、基于OPC技术的嘉兴市污水处理工程监控通讯系统

1.工程概况

嘉兴联合污水处理厂坐落于海盐县西塘桥镇郑家埭，占地面积670亩，设计处理规模为60万吨/日。本案例以污水处理厂一期工程（30万吨/日）为例，其主要工艺构筑物有：沉砂池1座、初沉池4座、氧化沟4座、二沉池8座、排海泵房和高位井各1座、脱水机房1座，及35kV变电所、小泵房等附属设施（详见污水处理厂总平面布置图），总装机容量4160千瓦。水处理采用氧化沟工艺，泥处理采用板框压滤机脱水，具体的工艺流程为：

污水回到进水井再处理

注：污泥脱水机房采用德国先进的板框压滤机脱水系统，该系统自动化程度较高，由加药系统、污泥预脱水系统、板框压滤系统、泥饼输送系统组成。

2. OPC技术在污水处理工程监控通讯系统中的应用

在该工程中，通信实现主要硬件：1756-L61处理器，1756-ENBT以太网通讯模块，1783-MS10T以太网交换机，计算机。软件配置：IFIX，RSLogix5000，RSLinx

（1）通信原理

首先由PLC读取现场数据，存储在控制器的数据区内。PLC按照设定的扫描周期更新数据区内的数据。同时，控制器通过以太网通讯模块与上位机建立连接；RSLinx作为OPC服务器通过相应的驱动程序获取控制器内的数据，周期更新，并保存在计算机内存中；IFIX作为OPC客户端，利用IFIX软件内置的OPC驱动程序，从OPC服务器获取所需数据，保存在数据库中。

2.OPC服务器

RSLinx是罗克韦尔公司的一款通讯软件，可与AB的ControlLogixPLC硬件进行无缝连接，提供与微软的Windows操作系统全兼容的数据连接方式。利用RSLinx可把实时采集的污水处理厂数据在Windows 支持的软件中进行分析、存储、显示等。RSLinx提供最快速的OPC、DDE接口，实现PLC处理器与监控软件的数据通讯。

建立OPC服务器，利用Rslinx软件的“Who is..”，查看当前所有连接到控制网络的控制器。定义Topic名称，与需要读取数据的控制器连接。OPC客户端通过Topic与OPC服务器建立连接。Rslinx软件是作为Windows的一个系统服务程序在后台自动运行。

3.OPC客户端的实现

客户端采用IFIX监控软件。IFIX支持OPC规范，并提供强大的组态功能和网络应用。使用IFIX软件实现监控系统的画面浏览、报警、历史趋势等功能。

完成OPC服务器和客户端的配置工作后，就可以进行连接测试，检验OPC服务器能否把它从设备独到的数据正确的传送给客户端，同时检验客户端能否对设备操作值进行改写，实现数据双向传输。在IFIX中组态一副画面，连接在数据库中定义好的数据，然后与控制器中的数据进行对比，以确定数据连接是否正确。

3.应用效果

每座泵站及污水处理厂均设有现场控制站，通过PLC（可编程逻辑控制器）收集现场仪表及设备的实时数据、状态，经以太网交换机、光纤网络传输至中央控制室。根据水位等条件，可自动控制各泵站的水泵开、停；根据污水处理工艺的要求，可自动控制污水处理相应设备的运行。

中控室、泵站及污水处理厂采用工业以太网交换机构成100Mbps光纤环网（六芯、约90公里），污水厂内也构成光纤环网，两环形成冗余连接。该网络平台具备带宽大，传输快；系统稳定、可靠；系统可不断扩展；数据、语音和视频“三网合一”；网络更趋透明等特点。

目前，所有泵站均可实现自动运行，泵站值班人员仅需巡视水泵等设备的运行情况，发现问题后及时与中控调度室汇报。

同时，为更好调节市区的污水输送，新增了城网泵站数据传输的无线接收系统，可接收有关实时数据、设备状态等，也可对各监测点的TOC（总有机碳分析仪）随时进行操作，以了解入网污水的水质情况。

四、结语

目前工程已处于运行阶段，其效应也已开始体现出来。首先开创了区域联建的运作方式，走了治污实施外排的路子。在运作方式上，采取市里统一联建、集中治理，这在全国还为数不多，它既能集中一定的财力、物力，又从总体上节省投资与土地，发挥资源优势和工程综合效益。在污水排放上，利用杭州湾的有利条件，采取集中收集、集中处理外排的办法。其次改善了区域内的水域环境和投资环境，促进了经济和社会的可持续发展。一些外商到嘉兴经济开发区、南湖区、秀洲区、嘉善、平湖、海盐、乍浦等地投资兴业，重要因素之一就是看好嘉兴有一个污水处理工程。再是水污染重点地区的水质状况有了改善。比如嘉兴北部王江泾等地，印染等重污染行业较多，污水纳入主管网后，当地水环境得到明显改善。另一方面，随着污水处理一期工程的投入试运行，将从根本上解决服务区域内生活污水和工业废水的处理及排放出路，这对改善嘉兴市的水域环境、投资环境和旅游环境，保护人民身体健康，打造生态嘉兴，促进经济和社会可持续发展，将起到重要促进作用。

参考文献：

马海燕：《OPC技术研究与应用》，《商品与质量》， 2012年11期

朱智华：《OPC技术在企业实时数据库系统中的应用》，《电子世界》， 2013年14期

李先文：《OPC技术在工业自动化控制系统中的应用研究》，《城市建设理论研究》， 2012年34期