智能通讯OPC的DCS与PLC系统的设计方案

上海槽烃热电有限责任公司蒸汽-燃气联合循环机组辅机控制系统包括化学水处理和热网系统等(简称BOP)。燃机控制系统采用美国GE公司制造的MARK VI系统，余热锅炉及公用部分控制系统采用美国西屋公司制造的Ovation DCS，化学水处理和热网部分控制系统采用国电南瑞科技股份有限公司制造的GKS lO00监控系统。GKSlO00监控系统采用上位机、PLC相结合的控制方式，选用施耐德电气公司的MODICON QUANTUM系列PLC和INTELLUTION公司的IFIX上位机软件，在DCS集控室实现对BOP的监控和BOP无人值班。

一、系统通讯

1.1 直连方案

在原BOP中增加1台上位机操作员站，配置及功能与原上位机操作员站相同，并将该站放置在DCS集控室。这样，运行人员就可以在DCS集控室对BOP进行监控，其系统结构见图1。

该方案系统结构简单，技术上易于实施，仅需要增加1台操作员站。由于DCS集控室距离BOP较远，需采用光纤通讯，并且DCS网络与BOP网络相互独立，无法形成统一的数据库。

1.2 Modbus方案

采用Modbus协议实现DCS与BOP PLC系统的联网。Modbus协议是国际标准通讯规约，Ovation
DCS和MODICON QUANTUM系列PLC均支持该协议，其系统结构见图2。

该方案可使DCS通过Modbus协议直接对PLC进行读写操作，从而实现在DCS集控室监控BOP;在DCS侧形成一个完整的数据库，且无需增加过多的额外设备。不足之处是:MODICON QUANTUM系列Pl，C的ModbuS接口为RS2.32口，远距离通讯时需要转换为RS485，通讯介质为屏蔽双绞线;Modbus通讯速率较低，当通讯数据量大时，会造成网络堵塞;采用热备配置的BOP PLC系统，主、从控制器切换时会造成数据在切换过程中的丢失。

1.3 OPC方案

DCS、PLC都具有OPC接口能力，采用OPC技术实现DCS与BOP PLC系统的联网，其系统结构见图3。

相对于直连方案和Modbus方案，OPC方案具有以下主要特点:

(1)Ovation DCS和BOP PLC系统上位机软件IFIX均基于(JPC标准开发，且DCS的操作员站和BOP PLC系统上位机均支持以太网通讯，因此易于实现。

(2)DCS数据库和ROP PLC系统数据库在DCS中可以整合为一个数据库，完全实现在DCS上对BOP的监控。

(3)采用快速光纤以太网可保证网络的畅通和整个系统的性能，且网络拓扑结构简单，需要额外增加的设备较少。

(4)当BOPPLC系统发生双机热备切换时，DCS和PLC系统的通讯仍然能够正常进行，无需专门设计切换电路。


二、OPC方案的实现

BOP的化学水处理控制系统和热网控制系统软、硬件配置基本一致。本文仅以化学水处理控制系统为例，对OPC方案的应用加以说明。

2.1 建立以太网

在DCS与化学水处理控制系统联网之前，各自网络为独立的局域网(以太网)。为了实现OPC方案，首先必须建立两个系统之间的光纤以太网。为了保证各自网络的相对独立和安全性，两个局域网的网段不一样，因此需设置网关和路由才能在两个系统之间建立一条以太网通道。

2.2 设置OPC服务器和客户端

确认OPC服务器(SERVER)的上位机安装的是带有OPC服务的IFIX，且运行IFIX时，必须启动IFIX的OPC服务(一个名为OPC2OiFTX.EXE的可执行文件)。

  OPC基于Microsoft Windows的对象链接和嵌套(Active X)、部件对象模型(COM)和分布式部件对象模型(DCOM)技术，因此需要修改OPC SERVER的IFIX操作员站以及作为OPC客户端(CLIENT)的DCS操作员站的DCOM配置，才能建立OPC SERVER和OPC CLIENT之间的正确连接。这是建立SERVER/CLIENT结构的关键一步。

(1)OPC SERVER的DCOM设置 作为OPC SERVER的IFIX操作员站所使用的计算机操作系统为Windows2000，因此本文以Window2000操作系统为例说明DCOM的设置。1)点击"开始"菜单中的"运行"，在弹出的对话框中输入"DCOMCNFG"打开DCOM的设置页面;2)在"总体默认属性"页面上，选择"在这台计算机上启用分布式COM"选项，同时将"默认身份级别"设置为"无";3)在"总体默认安全机制"页面上，确认"默认访问权限"和"默认启动权限"的默认值中无"Everyone"存在。如果"Everyone"存在，应用服务器将不能正常启动;4)在"常规"页面中，双击应用服务器IFIX  OPC SERVER，打开其DCOM属性设置，将"常规"页面中的"身份验证级别"改为"无";在"位置"页面上选中"在这台计算机上运行应用程序"选项;在"安全性"页面中，所有的选项都选择"使用自定义访问权限"，编辑每一个权限，将"Everyone"加入用户列表中;在"身份标识"页面中，选择"交互式用户"。

(2)OPCCLIENT的DCOM设置 作为OPC CLIENT的Ovation DCS操作员站所使用的计算机操作系统为Windows xp，具体设置可以参阅DCS的相关手册，该部分工作由DCS厂家完成，在此不进行详述。

(3)在OPC CLIENT上访问OPC SERVER 正确配置了OPC SERVER和CLIENT的DCOM后，就在DCS和BOP PLC系统之间构建了一条基于OPC的网络通道，从而将BOP的过程数据库纳入DCS过程数据库中，实现在DCS操作员站上对BOP的监控。

上海漕烃热电有限责任公司的DCS与BOP PLC系统的通讯选用的是基于OPC方案，该方案实现了在DCS集控室对BOP的监控和无人值守。通过一段时间的运行，该方案也暴露出一定的问题，主要是在DCS操作员站启动OPC通讯时，OPC CLIENT会对OPC  SERVER写数据(如设定值)，影响PLC系统的正常运行。该问题可以通过对DCS进行设置和编写程序得到解决，经完善后系统目前运行稳定。
 
相关文章

伊顿HART多路采集器为工厂监控提供整体通讯解决方案

应用FSK电力线载波通讯系统设计的智能家居方案

强货！全球最高集成度瑞芯微6321 3G通讯解决方案