化工企业OPC实时数据采集系统的应用

摘　要：文章指出了化工企业DCS系统的各类参数，例如温度、压力、密度、罐容、流量计数据等各类指标通过OPC接口传输到实时采集数据存储系统，形成了最初步的数据采集工作，下一步更好服务于企业MES系统的应用。

关键词：OPC；实时数据采集系统；DCS系统；信息系统

中图分类号：TP311?

文献标识码：A

文章编号：1674-1723（2012）06-0011-03

在炼化企业信息化集成过程中，不同程度地要求分散控制系统(DCS)对外开放生产实时数据，为企业生产管理人员实时查看现场设备的生产情况提供及时准确的数据。如何方便快捷、系统地获取DCS实时数据，并按用户的生产管理要求获取形成管理相关的数据，成为信息集成的难点。

OPC(OLE for Proess Control)是一个用于过程控制的工业标准。OPC标准的制定, 使得所有的通信连接问题变得相对简单, 它提供了一种软件的总线形式，这样应用就变得简单、轻巧、更易于使用, 应用程序只需知道如何从OPC数据源获取数据(OPC Client), 设备的驱动程序只需知道如何以简单的格式提供数据(OPC Server)。

一、新华粤公司针对该系统的需求分析

（一）业务现状

广东新华粤石化股份有限公司生产运营二部(以下简称“生产运营二部”)现场罐区的几十个罐已基本完成了DCS采集设备的安装与调试工作，目前已实现了生产班组能实时获取采集、查看生产数据的功能，但出于现场设备网络条件与信息安全的限制，这只能局限于生产班组采集查看，不能将数据传送到企业内部的办公网络，无法供车间管理部门和公司管理人员实时监控生产使用，对现场生产物料数据的“跑、冒、漏”、甚至“偷”等均无法管控，造成了很大的局限性和资源浪费，没有真正做到资源共享和信息的体系化建设。

（二）系统功能目标需求

系统的业务需求是实现现场已接入DCS的罐的温度、液位、重量、高液位报警等信息通过DCS的OPC服务器进行数据采集并接入到企业内部网，开发相应的系统功能实现数据的实时采集与查看，同时实现实时数据的存储，方便以后对历史数据的查看与统计分析等，系统功能的目标需求为：实时准确地采集现场指定罐的温度、液位、重量等信息；将采集的数据按一定的时间规则存入数据库，方便历史数据的查看追溯；将采集的数据定时以文档的形式转存到服务器硬盘上，以减少数据库的存储压力和提高查询速度；实现采集的原始数据与确认数据进行分离，方便后续对数据的二次整理与分析。

（三）项目实施范围

本项目为生产运营二部DCS数据采集的深度开发，其设计需求遵循新华粤公司信息化建设的总体建设目标并分步实施，其实施范围包括所有已接入DCS的相关设备数据采集，是新华粤ERP系统的最好的补充系统。

二、OPC数据采集系统的应用

项目的总体建设目标为：实现现场已接入DCS的罐的温度、液位、重量等信息通过DCS的OPC服务器进行数据采集并接入到企业内部网，开发相应的系统功能实现数据的实时采集与查看，同时实现实时数据的存储，方便以后对历史数据的查看与统计分析等，总体的建设内容为：建立罐区、罐基础信息维护功能，实现罐区、罐等基础信息的统一维护；建立罐相关位号与现场DCS位号的对照维护功能；建立实时数据采集窗口位号的灵活组态和查看功能；实时准确地采集现场指定罐的温度、液位、重量等信息；将采集的数据按一定的时间规则存入数据库，方便历史数据的查看追溯；将采集的数据定时以文档的形式转存到服务器硬盘上，以减少数据库的存储压力和提高查询速度；实现采集的原始数据与确认数据进行分离，方便后续对数据的二次整理与分析。

三、数据采集系统的解决方案

（一）总体技术架构

生产运营二部的DCS设备通过分散处理单元(DPU)对各位号进行过程控制，DPU的上层称为人机接口站(MMI)，MMI包括工程师站(ENG)、操作员站(OPU)、历史记录站(HSU)及数据库文件/打印服务器，MMI和DPU之间通过冗余配置的高速数据网连接。每个MMI上都运行有DCS的分布式实时数据库，实时数据库中的数据被称为全局点，为各个MMI共享，全局点来自生产过程的现场变量，系统在1秒内刷新所有的实时点,以实现数据采集。本项目需要调用一个由第三方软件公司封装好的访问OPC服务器的对象链接和嵌入用户控件Dacltsdk_ActiveX。本项目开发的OPC数据采集程序将驻留在一个非操作员站的专用MMI上（比如数据库文件/打印服务器)，以免增加操作员站的运行负担。OPC采数程序在程序内部的读写函数里封装相关的实时数据库API函数，服务器启动时加载用户控件Dacltsdk_ActiveX，由此实现对实时数据库的实时采集与保存等访问。DCS设备、OPC服务器、实时数据库和外部系统之间的通信体系结构如图1所示：

依照OPC基金会定义的数据服务器规范，OPC服务器由3种对象组成，这3种对象层次不同，由上至下分别是服务器(Server)、组(Group)和项(Item)。在逻辑关系上，Server包含Group，Group包含Item。Item就是现场DCS对应的位号，通过该位号对照关系采集现场DCS的实时数据。系统采用C/S客户端架构方式，技术是现代管理信息系统（MIS）中较为先进成熟的技术，C/S应用系统基本运行关系体现为“请求/响应”的应答模式。每当用户需要访问服务器时就由客户机发出“请求”，服务器接受“请求”，并“响应”，然后执行相应的服务，把执行结果送回给客户机，由它进一步处理后再提交给用户, 能充分发挥客户端PC机的硬件资源，大部份工作分散在客户端处理后再提交给服务器，大大减轻服务器压力，具有更高的安全性和稳定性，系统人机交互性强，界面友好，操作简单易用, 采用智能化升级更新方式，客户端软件和数据库客户端一起捆绑打包，大大减轻客户端新版本升级维护的工作量少,更加适合数据应用系统。