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摘 要：在塔西南石化厂11套控制系统中， 如何实现不同厂家、不同型号DCS之间的数据互联及共享对于工艺人员监控生产装置、压缩机组运行状况是非常重要的。
关键词：OPC DCS ESD 数据共享
一、前言
塔西南石化厂共有各种控制系统11套。如何实现不同厂家、不同型号DCS之间的数据互联及共享对于工艺人员监控生产装置、压缩机组运行状况是非常重要的，本文重点研究OPC技术在塔西南石化厂各个控制系统中的应用和使用前景。
二、OPC 概述
1.OPC 的定义
OPC是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。它是基于Windows的OLE （对象链接和嵌入）、COM （部件对象模型）和DCOM（分布式COM 技术）而产生的。OPC 定义了一个开放的接口， 在这个接口上， 基于PC 的软件组件能交换数据。因而， OPC 为自动化层的典型现场设备连接工业应用程序和生产管理程序提供了一个理想的方法。
2.OPC 规范
OPC 是一个工业标准， 它是许多世界领先的自动化软、硬件公司与微软公司合作制定的。
OPC 是以OLE/COM 机制作为应用程序的通讯标准。OLE/COM 是一种客户/ 服务器模式， 具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点。OPC 规范了接口函数， 不管现场设备以何种形式存在， 客户都以统一的方式去访问， 从而保证软件对客户的透明性， 使得用户完全从低层的开发中脱离出来。
OPC 规范提供了两套应用程序与OPC 服务器之间的标准接口： Custom 标准接口， OLE 自动化标准接口。通常在系统设计中采用OLE 自动化标准接口， 它采用OLE 自動化技术进行调用， 并定义了以下3 层接口，依次呈包含关系。
OPC Server： OPC 启动服务器， 获得其他对象和服务的起始类， 并用于返回OPC Group 类对象；
OPC Group： 存储由若干OPC Item 组成的Group 信息， 并用于返回OPC Item 类对象；
OPC Item： 存储具体Item 的定义、数据值、状态值等信息。
三、OPC 在DCS中的作用
1.利用OPC 进行各种控制系统互联的必要性
一个企业， 每一个工艺过程都有相对独立性。在不同时期建设或不同时间进行技术改造， 可能会采用不同型号的DCS 系统。当希望把关联工艺之间DCS 中的过程数据相互传输共享时， 就需要进行数据共享。因此，异种系统的互联就成为很重要的问题。
2.OPC 怎样解决DCS 中的数据共享问题
OPC 实现不同供应厂商的设备和应用程序之间的软件接口标准化， 使其间的数据交换更加简单化。采用OPC 技术的系统， 是由按照应用程序的要求提供数据采集服务的OPC 服务器、使用OPC服务器所必需的OPC接口以及接受服务的OPC 应用程序所构成。OPC服务器是按照各个供应厂商的硬件所开发的，可以吸收各个供应厂商硬件和系统的差异，开发出不依存于硬件的接口软件。同时，利用Variant（变量）的数据类型，可以不依存于硬件中固有数据类型， 按照应用程序的要求， 提供数据格式。
3.提高数据的通讯能力， 消除信息流通瓶颈
5000个过程变量的变化值能在1s 内在OPC服务器和OPC 客户机之间传送。对于只有500个过程变量的情况，只需100ms。 因此，OPC适合于在很短的更新速率内采集大量的动态过程变量的应用场合。OPC 的这一优越性， 对企业的生产调度、计划优化、企业决策起到快速反应的作用。
4.实现即插即用， 减少重复投资
使用OPC 技术，实现了不用考虑驱动程序和接口问题， 就可以在自动化控制软、硬件之间， 系统与系统之间实行无缝链接。OPC 定义了工业应用领域，使用与制造商不相关的接口， 即使是Office 程序， 都可以连接到自动化控制系统。通过标准化通信接口， 多种DCS的产品能被组合、匹配在一起， 并且在无需修改程序的情况下能够相互调用。OPC 实现即插即用， 并且还允许集成各种各样的现场总线系统， 允许在不同DCS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， 能够将可编程序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， 节省不少人力物力。
四、OPC技术在石化厂DCS中的应用
1.石化厂DCS系统现状
塔西南石化厂目前共有各类控制系统11套。目前各控制系统之间基本是完全隔离，工艺相互关联的系统通常用modbus进行数据低速率通讯。
2.OPC技术在石化厂的应用分析
2.1 合成、尿素大机组监控中OPC技术的应用
石化厂2006年DCS改造时，将化肥14台压缩机大机组的各段出入口排气温度、循环水温度、压缩机运行状态等部分压缩机的信号接入到DCS系统；2008年化肥大机组联锁PLC系统改造时，又将压缩机温度、油压等信号引入PLC系统，造成大机组监控信号在不同的两个控制系统，信息无法共享。针对此问题，利用OPC技术完成西门子kingview和化肥TPS系统之间的数据交换， 解决了“信息孤岛”的瓶颈问题，使所有大机组信号均可以在DCS控制室和大机组PLC监控系统中看到，并有趋势记录。
2.2 合成氢回收装置的远程监视
合成氢回收顺控系统投用的时间较早，原系统无任何接口和其他控制系统通讯，2008年，借助上位控制软件的OPC技术，将合成氢回收顺控系统的点成功读取到合成DCS系统中，并在中控室的画面上成功显示，提高了合成氢回收顺控系统的安全可靠性，又降低了操作人员的劳动强度。
2.3 催化两器烘衬底升温曲线的应急应用
2010年9月，炼油大检修期间炼油主控室TPS系统双节点卡件箱内的一块NIM和HM均显示故障，经检查发现为电源模块故障，无法投用，这将导致整个炼油联合装置在开工期间无法看到历史趋势。催化装置两器衬底升温历史曲线如不能及时看到，将影响到对两器衬底升温的整体控制和判断，我们利用炼油TPS系统TPNserver作为OPC的服务器端，利用OpcDDESRV软件将OPC协议转换为DDE协议，再通过催化两机ITCC系统升级换下来的Intouch上位软件的DDE功能，成功将TPS系统中的催化装置两器衬底升温关键点读入到Intouch上位监控软件并增加趋势。
2.4 炼油电量信号与DCS信号共享应用
石化厂炼油联合装置的电气电量信号通讯至炼油TPS系统也是通过OPC技术得以实现。这使得各生产车间能够在各装置的DCS画面看到关键的电量信号，如关键机组的电流、电压和运行状态，提高了对关键机组的监控手段，使操作人员能够在第一时间通过这些机组关联参数判断出问题，有利于生产装置的平稳、安全生产。
五、结束语
塔西南石化厂的这些措施， 以OPC 实现了远程数据读和数据写， 使得各控制系统的应用程序的分布与系统硬件的分布无关， 便于控制系统硬件配置， 使控制系统的应用范围更广；不管现场设备以何种形式存在， 其他控制系统都以统一的方式去访问， 从而实现系统的开放性， 易于实现与其他系统的接口。实现不同厂家、不同型号DCS之间的数据互联及共享对于工艺人员监控生产装置、压缩机组运行状况是非常重要的。
关键词：OPC DCS ESD 数据共享
一、前言
塔西南石化厂共有各种控制系统11套。如何实现不同厂家、不同型号DCS之间的数据互联及共享对于工艺人员监控生产装置、压缩机组运行状况是非常重要的，本文重点研究OPC技术在塔西南石化厂各个控制系统中的应用和使用前景。
二、OPC 概述
1.OPC 的定义
OPC是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。它是基于Windows的OLE （对象链接和嵌入）、COM （部件对象模型）和DCOM（分布式COM 技术）而产生的。OPC 定义了一个开放的接口， 在这个接口上， 基于PC 的软件组件能交换数据。因而， OPC 为自动化层的典型现场设备连接工业应用程序和生产管理程序提供了一个理想的方法。
2.OPC 规范
OPC 是一个工业标准， 它是许多世界领先的自动化软、硬件公司与微软公司合作制定的。
OPC 是以OLE/COM 机制作为应用程序的通讯标准。OLE/COM 是一种客户/ 服务器模式， 具有语言无关性、代码重用性、易于集成性等优点。OPC 规范了接口函数， 不管现场设备以何种形式存在， 客户都以统一的方式去访问， 从而保证软件对客户的透明性， 使得用户完全从低层的开发中脱离出来。
OPC 规范提供了两套应用程序与OPC 服务器之间的标准接口： Custom 标准接口， OLE 自动化标准接口。通常在系统设计中采用OLE 自动化标准接口， 它采用OLE 自動化技术进行调用， 并定义了以下3 层接口，依次呈包含关系。
OPC Server： OPC 启动服务器， 获得其他对象和服务的起始类， 并用于返回OPC Group 类对象；
OPC Group： 存储由若干OPC Item 组成的Group 信息， 并用于返回OPC Item 类对象；
OPC Item： 存储具体Item 的定义、数据值、状态值等信息。
三、OPC 在DCS中的作用
1.利用OPC 进行各种控制系统互联的必要性
一个企业， 每一个工艺过程都有相对独立性。在不同时期建设或不同时间进行技术改造， 可能会采用不同型号的DCS 系统。当希望把关联工艺之间DCS 中的过程数据相互传输共享时， 就需要进行数据共享。因此，异种系统的互联就成为很重要的问题。
2.OPC 怎样解决DCS 中的数据共享问题
OPC 实现不同供应厂商的设备和应用程序之间的软件接口标准化， 使其间的数据交换更加简单化。采用OPC 技术的系统， 是由按照应用程序的要求提供数据采集服务的OPC 服务器、使用OPC服务器所必需的OPC接口以及接受服务的OPC 应用程序所构成。OPC服务器是按照各个供应厂商的硬件所开发的，可以吸收各个供应厂商硬件和系统的差异，开发出不依存于硬件的接口软件。同时，利用Variant（变量）的数据类型，可以不依存于硬件中固有数据类型， 按照应用程序的要求， 提供数据格式。
3.提高数据的通讯能力， 消除信息流通瓶颈
5000个过程变量的变化值能在1s 内在OPC服务器和OPC 客户机之间传送。对于只有500个过程变量的情况，只需100ms。 因此，OPC适合于在很短的更新速率内采集大量的动态过程变量的应用场合。OPC 的这一优越性， 对企业的生产调度、计划优化、企业决策起到快速反应的作用。
4.实现即插即用， 减少重复投资
使用OPC 技术，实现了不用考虑驱动程序和接口问题， 就可以在自动化控制软、硬件之间， 系统与系统之间实行无缝链接。OPC 定义了工业应用领域，使用与制造商不相关的接口， 即使是Office 程序， 都可以连接到自动化控制系统。通过标准化通信接口， 多种DCS的产品能被组合、匹配在一起， 并且在无需修改程序的情况下能够相互调用。OPC 实现即插即用， 并且还允许集成各种各样的现场总线系统， 允许在不同DCS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， 能够将可编程序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， 节省不少人力物力。
四、OPC技术在石化厂DCS中的应用
1.石化厂DCS系统现状
塔西南石化厂目前共有各类控制系统11套。目前各控制系统之间基本是完全隔离，工艺相互关联的系统通常用modbus进行数据低速率通讯。
2.OPC技术在石化厂的应用分析
2.1 合成、尿素大机组监控中OPC技术的应用
石化厂2006年DCS改造时，将化肥14台压缩机大机组的各段出入口排气温度、循环水温度、压缩机运行状态等部分压缩机的信号接入到DCS系统；2008年化肥大机组联锁PLC系统改造时，又将压缩机温度、油压等信号引入PLC系统，造成大机组监控信号在不同的两个控制系统，信息无法共享。针对此问题，利用OPC技术完成西门子kingview和化肥TPS系统之间的数据交换， 解决了“信息孤岛”的瓶颈问题，使所有大机组信号均可以在DCS控制室和大机组PLC监控系统中看到，并有趋势记录。
2.2 合成氢回收装置的远程监视
合成氢回收顺控系统投用的时间较早，原系统无任何接口和其他控制系统通讯，2008年，借助上位控制软件的OPC技术，将合成氢回收顺控系统的点成功读取到合成DCS系统中，并在中控室的画面上成功显示，提高了合成氢回收顺控系统的安全可靠性，又降低了操作人员的劳动强度。
2.3 催化两器烘衬底升温曲线的应急应用
2010年9月，炼油大检修期间炼油主控室TPS系统双节点卡件箱内的一块NIM和HM均显示故障，经检查发现为电源模块故障，无法投用，这将导致整个炼油联合装置在开工期间无法看到历史趋势。催化装置两器衬底升温历史曲线如不能及时看到，将影响到对两器衬底升温的整体控制和判断，我们利用炼油TPS系统TPNserver作为OPC的服务器端，利用OpcDDESRV软件将OPC协议转换为DDE协议，再通过催化两机ITCC系统升级换下来的Intouch上位软件的DDE功能，成功将TPS系统中的催化装置两器衬底升温关键点读入到Intouch上位监控软件并增加趋势。
2.4 炼油电量信号与DCS信号共享应用
石化厂炼油联合装置的电气电量信号通讯至炼油TPS系统也是通过OPC技术得以实现。这使得各生产车间能够在各装置的DCS画面看到关键的电量信号，如关键机组的电流、电压和运行状态，提高了对关键机组的监控手段，使操作人员能够在第一时间通过这些机组关联参数判断出问题，有利于生产装置的平稳、安全生产。
五、结束语
塔西南石化厂的这些措施， 以OPC 实现了远程数据读和数据写， 使得各控制系统的应用程序的分布与系统硬件的分布无关， 便于控制系统硬件配置， 使控制系统的应用范围更广；不管现场设备以何种形式存在， 其他控制系统都以统一的方式去访问， 从而实现系统的开放性， 易于实现与其他系统的接口。实现不同厂家、不同型号DCS之间的数据互联及共享对于工艺人员监控生产装置、压缩机组运行状况是非常重要的。