PID优化整定系统中OPC接口的研究与应用

摘要：OPC是一个开放的工业接口标准,被用于过程控制和制造业自动化系统。本文通过OPC接口在PID优化整定系统中的应用,介绍了DCS和OPC的基本概念,以及OPC接口的相关知识和数据存储访问方式;同时结合实际介绍了为实现各系统间数据交换,应用OPC通讯技术所搭建的系统网络结构,以及OPC服务器端和客户端开发的基本步骤,数据存储过程的实现;最后,讨论了PID优化整定系统中OPC接口的应用在工业现场领域中的优点以及发展前景。

　　1、引言

　　随着国内外石油化工领域工业自动化的不断发展，采用先进技术对现有装置进行技术改 造，逐步提高装置的生产规模和工艺技术水平，提高装置的经济效益是一种必然的趋势。在 此趋势下，很多企业希望通过先进控制的方法达到以上目的。而装置先进控制以及回路自动 控制的基础就是PID 参数的合适设置。 现阶段 PID 参数的设置很大程度上依赖于操作工人的经验，对于没有经验的工作人员 来说调整PID 参数有些难度。PID 优化整定系统正是针对此问题，自行设计开发的系统软件， 其目的是为了实现PID 参数整定的简单化，对于没有合适参数的回路通过计算得到接近的 参数值，对已有的参数给出优化的参数值。PID 优化整定系统的基础是数据采集模块。数据 采集模块以OPC 协议作为接口通讯方式，连接DCS 工程师站与上位机进行数据读取。

　　2、DCS 及OPC 概述

　　DCS（Distributed Control System）集散控制系统产生于20 世纪70 年代，它满足了大型 生产的自动化要求，大大提高了单套装置的生产能力[1]。在国内大型石油化工联合企业中， 主要炼油化工装置已经基本实现了DCS 控制，优化了生产过程并提高了生产效率，但由于 大多数DCS 系统是封闭系统，普遍缺乏统一、标准的开放式接口，难以满足企业信息化和 管控一体化的发展要求。为了解决这些问题，一些与微软公司合作的自动化硬件和软件供应商联合制定了一套称为OPC 规范的接口协议，以此来提高过程控制工业中的自动化／控制 应用程序，现场系统／设备以及商业／办公室应用程序之间的互操作性[2]。

　　OPC是一个开放的工业接口标准，意指用于过程控制的OLE技术[3]。OPC基于微软的 OLE、COM和DCOM技术，包括一整套接口、属性和方法的标准集，用于过程控制和制造 业自动化系统[4]。OPC技术的实质是允许任何设备与其它设备自由通讯的一种机制，是一种 用于过程控制和工业自动化的即插即用的软件技术，是一种过程实时数据交换的工业标准 [5]。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分布式应用程序之间的 通讯，以及不同平台上应用程序之间的通讯。其基本思想是：每个硬件供应商为其设备开发 一个通用的数据接口(即OPC Server)，供其它系统读写信息，客户应用软件也可以通过OPC 规范的接口来读写硬件设备的信息(作为OPCClient)。我们在使OPC时，不必关心底层硬件内 部的具体细节，只需遵循OPC数据接口协议，就能够从不同OPC数据服务器中取得数据[6]。

　　3、OPC接口的设计

　　OPC接口的设计包括OPC服务器端和客户端两个部分，其实质就是连接数据源和数据使 用者之间的通道。目前，许多DCS产品都推出和集成了OPC服务器，例如基于Windows操作 系统的YOKOGAWA CS3000 DCS和ROSEMOUNT DELTA V DCS。因此，设计PID优化整定 系统的OPC接口有很大的普遍性和实用性。