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摘要: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标准，目的是为不同的硬件厂家或第三方厂家需要的数据提供一种标准的通信机制。本文探索OPC服务在水电监控领域的应用方式，以达到降低系统集成造价，保护用户及供货商利益的目的。
关键词:监控系统；OPC技术；集控中心
0 引言
随着工业生产的不断发展，由于生产规模的扩大和过程复杂程度的提高，工业控制软件设计面临巨大挑战，既要集成数量和种类不断增多的现场信息，又要满足各种远程数据共享、发布、查询的需要。OPC技术是对象链接和嵌入式技术在过程控制方面的应用标准，包含一系列工业自动化接口规范。该技术是为解决应用软件之间以及软件与各种设备之间的通讯而提出的，它把硬件厂商和应用软件开发者通过标准的OLE/COM完成他们之间的交互，大大提高了双方的工作效率。因此,对水电站集控中心这种可能面对多家厂商的监控系统，应用OPC技术是非常必要的。
1 使用OPC 技术的目的
控制系统软件开发商需要编写大量的硬件产品通信规约库,为解决这一控制系统开发中的瓶颈, 需要一项为业界所公认的数据交换标准来规范驱动程序的开发。OPC的开发目的, 正是为了给过程工业控制系统应用程序之间的通信建立一个接口标准。在工业控制设备与控制软件之间建立统一的数据存取规范, 这个接口规范不但能够应用于单台计算机, 而且可以支持网络上的分布式应用程序间的通信, 以及不同平台上应用程序间的通信。OPC 的基础是OLE/COM 及DCOM 技术, 该技术完全支持上述分布式应用和异构环境下的应用程序之间的无缝连接和互操作性。同时采用OPC 技术后, 系统的功能扩展变得很容易, 只要新增加的功能模块采用标准的OPC 接口规范, 就可以和原系统方便地挂接。
2 NC2000V3.0与OPC配合使用
随着自动化控制的发展，集控已趋于普及。如今集控的主流方式有2种:通过与电站监控系统通信实现和直接与现地PLC通信实现(扩大式厂站)。第一种方式的优势在于简单，PLC中一般无需修改；而扩大式厂站的优势在于其数据刷新更快，下发命令时效性最高，但缺点在于需要对PLC开发驱动。若各子站PLC类型不同，则需开发多套PLC驱动，工作量将十分巨大。此时，OPC的优势就体现出来了。只要通过OPC服务器/客户端软件来采集站内监控系统数据，转发控制命令，即可实现现地监控系统大部分功能，则问题就得到大大简化，只需编写一套OPC与集控通讯程序即可。且后续可用于其他工程。
图1 集控通过OPC采集某电站结构图
2.1 OPC用于集控的优势
集控在实现的过程中，还存在着一个危险点即误连控制对象。任何一个误连，都有可能是一场事故。在常规集控操作上，只能通过工作人员的细心和静态背靠背试验来将风险降低。在采用了OPC软件后，它的设计十分人性化，将上行数据和下行命令独立开来。在做某一个LCU动态试验时，将其他站及本站其他LCU下行命令均封锁起来。再将本LCU存在风险的设备切为现地或将对应的开出继电器拔出，将风险降到了最低。
2.2 各节点功能
1)主机1、2:主要负责与各子站OPC服务器通讯，对采集的数据进行处理，并组播到其他节点，完成数据库管理，历史数据库的生成、转储，参数越复限记录，测点定义及限值存储，各类运行报表生成和储存等数据处理和管理。
2)操作员工作站:主要作为操作员人机接口工作平台，负责运行监视、控制及调节命令发出，设定或变更工作方式、各图表曲线的生成、打印、人机界面(MMI)、语音报警等功能。
3)工程师工作站:主要有两大功用，其一作为工程师或者编程员维护工具；其二作为仿真培训或专家系统工作站。
4)远动通信服务器:负责电站计算机监控系统与上级调度部门中心计算机系统间的通信联系；同时远动通信服务器配置了足够的通道以便于系统扩充。
5)GPS装置及对时:GPS装置为集控侧计算机设备提供网络NTP对时信号。
2.3 OPC与NC3.0通讯
OPC与NC3.0通信，此处用的是IEC870-104规约。
开关量上送采用1号单点遥信报文，SOE量上送采用30号单点SOE报文，模拟量上送采用13号短浮点数类型，下发控制用45号单点遥控报文类型，遥调采用50号短浮点数下发实现。
下发控制令的闭锁有:每个LCU均有控制权切换点，全厂控制权切换点。全厂控制权切换点为总闭锁点，若此点为0，则集控命令无法下发；若此点为1，则OPC能接收到集控命令。为了避免全厂控制权切到电站后，集控侧无法下令，故将全厂控制权切换命令的下发改为不受任何闭锁限制。
3 集控交换机的配置
各子站OPC服务器接入OPC数据网交换机后，通过光纤送至集控侧交换机。故各子站之间也是相互连通的。这样显然是不安全的，故此处对交换机进行了简单配置，对各子站间进行了隔离。此处用的交换机为华为S2700.将需要隔离的端口配置“端口隔离”功能。具体命令如下:
Interface gigabitethernet0/0/13
Port link-type access
port-isolate enable
图2 现场OPC 系统连接示意图
4 OPC在水电站的实际应用
某电站安装有3台灯泡贯流式水轮发电机组, 总装机容量为3×36 MW ,发电机额定电压10.5kV ,1号发电机和2号发电机与1号主变连成一组扩大单元接线, 3号发电机与2 号主变连成单元接线, 110 kV 侧为单母线接线, 2回出线。工程建成后采用“无人值班”(少人值守)的运行管理模式, 采用NAS-901 水电站监控系统。在系统集成中后台监控系统与PLC 的数据交互采用通信软件包与PLC连接, 并遵循OPC规范提供OPC DA数据规范的服务器接口,其它智能设备通过通信管理程序连接,采用OPC 接口上送后台监控;在后台监控系统中也开发了DA 规范的客户机接口及服务器接口,实现数据的获取和发布。图2 为系统示意图。
这样一来,只要是遵循OPC规范开发的客户机程序,都可以很容易地和各种设备连接,也可以很容易地从监控系统中获得数据,为系统的二次开发、功能模块的增加、与其他管理系统的互联互通创造了便利;而且, 在这种方式下的梯级调度系统中, 很容易实现双通道甚至更多通道的热备。系统投运后反映良好,OPC 服务器及客户端程序运行正常,数据刷新及时、可靠。
5 结束语
综上所述，OPC技术在NC2000V3.0集控监控系统与子站PLC数据传输中得到成功应用，结果表明：OPC技术大大提高了数据采集系统的开放性能，可以有效地避免开发过程的重复性，以及多种软件系统集成的不兼容性等问题。该技术在工业控制系统中有着广阔的应用前景，逐步实现了软硬件之间的标准化。
参考文献
[1]杨涛.基于WICC的OPC数据采集与远程管理[J].河北企业.2015(11).
[2]殷召生,谈震.基于OPC的IEC60870-104通信软件在水电厂集控通信中的应用[J].水电厂自动化. 2016(01).
论文作者:郑涌
论文发表刊物:《电力设备》2017年第12期
论文发表时间:2017/8/25
标签：监控系统论文; 通信论文; 数据论文; 技术论文; 命令论文; 单点论文; 接口论文; 《电力设备》2017年第12期论文;