基于OPC的DCS与保护测控装置的通讯方案探讨
申亚东
【摘 要】本文主要基于OPC技术的特点，如何实现与其他测控装置的数据传输问题，从而实现DCS和就地装置的数据交换。
【关键词】OPC；RSC9600；通讯方案
OPC-based communications solutions to explore DCS and protection and monitoring devices
Shen Ya-dong
(New Energy Nuclear Engineering Nuclear Industry Co., Ltd Taiyuan Shanxi 030012)
【Abstract】This article is mainly based on the characteristics of OPC technology, how to achieve data transfer issues with other monitoring devices, enabling data exchange DCS and local devices.
【Key words】OPC;RSC9600;Communications solutions
1. 引言
（1）随着工业生产的不断发展，工业控制软件取得了长足的进步。各个智能设备的提供商为适应目前自动化控制发展的进程，也开发了各自的工业控制软件包，同时，对于大型工业企业来说，这些设备如何协调这些设备的底层通讯，便于集中控制，则是目前工业控制上的一个突出的问题。而OPC技术的出现则很好的解决了这些问题。
（2）OPC是Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control的缩写，它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。
（3）OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法，从而也提高了系统的开放性和兼容性。
（4）襄垣电厂采取的是全厂DCS控制方式，应用和利时自动化公司提供的最新版本的控制系统软件（MACSV 5.2.0），同时根据热电厂母管制的工作模式，将整个DCS控制系统分为两个域，以母管作为虚拟的分界线，通过两个域对全厂进行集中控制。如此集中的控制方式，势必存在如何统一各个子系统之间的通讯接口和数据传输的问题。而OPC统一的接口标准，正是解决了这个问题。
（5）而鉴于襄垣电厂对于线路保护测控装置与DCS系统的通讯连接，则很好的利用了OPC技术的优点，将测控装置的实时数据上传到DCS的上位机，更加方便电气运行人员的监控和操作。
2. OPC在工业领域的应用
由于OPC技术的采用，使得现场设备与系统的连接也更加简单、灵活、方便。因此OPC技术在国内的工业控制领域得到了广泛的应用，主要应用领域如下：
（1）数据采集技术。目前硬件厂商提供的产品均带有标准的OPC接口，OPC实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写，可以编制符合标准OPC接口的客户端应用软件完成数据的采集任务。
（2）历史数据访问。OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以及对其操作、编辑的方法。
（3）报警和事件处理。通过使用OPC技术，能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件并给予相应的处理。
（4）数据冗余技术。OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余，而且具有较好的开放性和可互操作性。
（5）远程数据访问。借助Microsoft的DCOM（分散式组件对象模型）技术，OPC实现了高性能的远程数据访问能力，从而使得工业控制软件之间的数据交换更加方便。
3. OPC与电气保护装置的衔接应用
3.1 电气测控保护装置采用的是南瑞继报厂商提供的RCS9600系列产品，分别为RCS-9624CN （适用于3-35kV电压等级小电流接地系统或小阻抗接地系统中厂用变的保护测控装置）和RCS-9626CN (适用于3-10KV电压等级中高压大型电动机的保护测控)，该系列产品具备如下的测控功能：10路自定义遥信开；正常断路器遥控分、合；高压侧IA、Ios、IC，P、Q、COSф等模拟量的遥测；开关事故分合次数统计及事件SOE等；可选配2路4~20mA模拟量输出，替代变送器作为DCS电流、有功功率测量接口。
3.2 鉴于装置提供的这些功能，可以使得MACSV自带的OPC SERVER软件根据实际监控的需要，将保护装置所采集的数据上传。
4. 基于OPC的MACSV通信连接
MACSV针对第三方通信软件，已开发相应的OPC SERVER 与 OPC CLINET 软件来实现与第三方的数据通信。
4.1 对于MACSV系统，其OPC系统具有如下的特点：
（1）支持OPC 1.0和2.0 规范。
（2）支持多个OPC客户的连接。
（3）支持远程OPC通讯。
（4）客户端可以根据需要选择同步或异步通讯方式。
（5）在客户端与服务器建立资料回调后，DCS 的资料变化可以及时快速的传递到OPC客户端。
（6）通过周期读取DCS数据库的数据更新服务器的数据缓存。
（7）支持DCS多域。
（8）客户端可以写数据到DCS数据库内。根据南瑞的要求，MACSV系统应用的OPCserver 1.1.0版本，并对服务器及客户端进行相应的配置。
图14.2 服务器端设置（见图1）。同时设置UDP端口为7315，域号为1。对于远程访问OPC服务器，需要在客户和服务器计算机上都进行DCOM设置。配置方法如下：
4.3 通信配置。通信配置需要对通道、设备、组，逐级进行配置。
（1）通道配置：
A.在OPCServer软件配置中点击添加通道，选择相应的通讯协议，我们用的串口协议，所以在添加通道的第二步中选择modbus_c，根据南瑞提供的测控信息表的项目说明，描述对应的测点项目（见图2～图4）。
图2
图3
图4B.因为选择串口协议，所以需要对串口进行参数设置。配置完成后就可以从通道属性中查看通道属性（见图5）。
（2）设备配置。
A.同样，在添加设备时，软件也会有同样的设置向导指引你将对应的设备地址、设备名以及设备描述进行设置。但需要注意的是，设备地址需要和南瑞设备内部设置的地址一一对应，不可存在地址冲突的现象，以防数据无法上传。设置完成后，信息栏下会自动生成组别（见图6）。
B.然后，右键点击组名，进入属性选项，弹出组属性对话框，根据南瑞厂商提供的关于RCS9624CN以及RCS9626CN保护测控装置提供的信息表，在组属性中填写各个设备对应的不同的信息。根据现场实际设备的情况，产品配置如下（见图7）。
图5
图6
图7
图8
图9
图10C.针对某一设备其遥测和遥信的参数如下（见图8）。
D.根据如上的信息表将参数一一输入对应设备的组属性中（见图9）。
图11
图12E.完成全部设置后，每个设备信息状态可以在窗口中读到（见图10）。
4.4 OPC运行。完成以上的设置并对各个通道进行完测试之后，还需将OPC的组名在MACSV中配置相应的量点，同时OPCCLINET可以通过excel表格的形式将数据读入。运行步骤如下：
（1）开启OPCCLINET软件，通过这个客户端软件，连接OPC服务器，刷新列表后，选择对应的服务器（见图11～图12）。
（2）连接成功后，通过OPCCLINET窗口的打开快捷图标，打开事先做好的excel文件，在网络连接正常的基础上，可以将数据传输上来，并上传到DCS的画面上（见图13）。
图135. 结束语
利用OPC技术的优势，通过MACSV配置的OPC SVERVER软件实现不同设备和系统之间的数据传输，通过这样的方式，与通过就地变送器和开关到位信号的硬接线传输比较，减少了中间环节，同时也减少了随之而来的出错环节，提高了数据传输的可靠性；另一方面，也加强了维护工作的集中性，提高了工作效率。因此利用保护装置本身较强的通讯功能和OPC统一接口的优势解决了远动设备的数据传输问题。
参考文献
［1］ OPC技术应用 OPC协会技术委员会2006.
［2］ MACSV OPC 通讯.
［3］ RCS-9624CN、RCS-9626CN保护测控装置说明书.
【摘 要】本文主要基于OPC技术的特点，如何实现与其他测控装置的数据传输问题，从而实现DCS和就地装置的数据交换。
【关键词】OPC；RSC9600；通讯方案
OPC-based communications solutions to explore DCS and protection and monitoring devices
Shen Ya-dong
(New Energy Nuclear Engineering Nuclear Industry Co., Ltd Taiyuan Shanxi 030012)
【Abstract】This article is mainly based on the characteristics of OPC technology, how to achieve data transfer issues with other monitoring devices, enabling data exchange DCS and local devices.
【Key words】OPC;RSC9600;Communications solutions
1. 引言
（1）随着工业生产的不断发展，工业控制软件取得了长足的进步。各个智能设备的提供商为适应目前自动化控制发展的进程，也开发了各自的工业控制软件包，同时，对于大型工业企业来说，这些设备如何协调这些设备的底层通讯，便于集中控制，则是目前工业控制上的一个突出的问题。而OPC技术的出现则很好的解决了这些问题。
（2）OPC是Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control的缩写，它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。
（3）OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准，这个标准定义了应用Microsoft操作系统在基于PC的客户机之间交换自动化实时数据的方法，从而也提高了系统的开放性和兼容性。
（4）襄垣电厂采取的是全厂DCS控制方式，应用和利时自动化公司提供的最新版本的控制系统软件（MACSV 5.2.0），同时根据热电厂母管制的工作模式，将整个DCS控制系统分为两个域，以母管作为虚拟的分界线，通过两个域对全厂进行集中控制。如此集中的控制方式，势必存在如何统一各个子系统之间的通讯接口和数据传输的问题。而OPC统一的接口标准，正是解决了这个问题。
（5）而鉴于襄垣电厂对于线路保护测控装置与DCS系统的通讯连接，则很好的利用了OPC技术的优点，将测控装置的实时数据上传到DCS的上位机，更加方便电气运行人员的监控和操作。
2. OPC在工业领域的应用
由于OPC技术的采用，使得现场设备与系统的连接也更加简单、灵活、方便。因此OPC技术在国内的工业控制领域得到了广泛的应用，主要应用领域如下：
（1）数据采集技术。目前硬件厂商提供的产品均带有标准的OPC接口，OPC实现了应用程序和工业控制设备之间高效、灵活的数据读写，可以编制符合标准OPC接口的客户端应用软件完成数据的采集任务。
（2）历史数据访问。OPC提供了读取存储在过程数据存档文件、数据库或远程终端设备中的历史数据以及对其操作、编辑的方法。
（3）报警和事件处理。通过使用OPC技术，能够更好的捕捉控制过程中的各种报警和事件并给予相应的处理。
（4）数据冗余技术。OPC技术的使用可以更加方便的实现软件冗余，而且具有较好的开放性和可互操作性。
（5）远程数据访问。借助Microsoft的DCOM（分散式组件对象模型）技术，OPC实现了高性能的远程数据访问能力，从而使得工业控制软件之间的数据交换更加方便。
3. OPC与电气保护装置的衔接应用
3.1 电气测控保护装置采用的是南瑞继报厂商提供的RCS9600系列产品，分别为RCS-9624CN （适用于3-35kV电压等级小电流接地系统或小阻抗接地系统中厂用变的保护测控装置）和RCS-9626CN (适用于3-10KV电压等级中高压大型电动机的保护测控)，该系列产品具备如下的测控功能：10路自定义遥信开；正常断路器遥控分、合；高压侧IA、Ios、IC，P、Q、COSф等模拟量的遥测；开关事故分合次数统计及事件SOE等；可选配2路4~20mA模拟量输出，替代变送器作为DCS电流、有功功率测量接口。
3.2 鉴于装置提供的这些功能，可以使得MACSV自带的OPC SERVER软件根据实际监控的需要，将保护装置所采集的数据上传。
4. 基于OPC的MACSV通信连接
MACSV针对第三方通信软件，已开发相应的OPC SERVER 与 OPC CLINET 软件来实现与第三方的数据通信。
4.1 对于MACSV系统，其OPC系统具有如下的特点：
（1）支持OPC 1.0和2.0 规范。
（2）支持多个OPC客户的连接。
（3）支持远程OPC通讯。
（4）客户端可以根据需要选择同步或异步通讯方式。
（5）在客户端与服务器建立资料回调后，DCS 的资料变化可以及时快速的传递到OPC客户端。
（6）通过周期读取DCS数据库的数据更新服务器的数据缓存。
（7）支持DCS多域。
（8）客户端可以写数据到DCS数据库内。根据南瑞的要求，MACSV系统应用的OPCserver 1.1.0版本，并对服务器及客户端进行相应的配置。
图14.2 服务器端设置（见图1）。同时设置UDP端口为7315，域号为1。对于远程访问OPC服务器，需要在客户和服务器计算机上都进行DCOM设置。配置方法如下：
4.3 通信配置。通信配置需要对通道、设备、组，逐级进行配置。
（1）通道配置：
A.在OPCServer软件配置中点击添加通道，选择相应的通讯协议，我们用的串口协议，所以在添加通道的第二步中选择modbus_c，根据南瑞提供的测控信息表的项目说明，描述对应的测点项目（见图2～图4）。
图2
图3
图4B.因为选择串口协议，所以需要对串口进行参数设置。配置完成后就可以从通道属性中查看通道属性（见图5）。
（2）设备配置。
A.同样，在添加设备时，软件也会有同样的设置向导指引你将对应的设备地址、设备名以及设备描述进行设置。但需要注意的是，设备地址需要和南瑞设备内部设置的地址一一对应，不可存在地址冲突的现象，以防数据无法上传。设置完成后，信息栏下会自动生成组别（见图6）。
B.然后，右键点击组名，进入属性选项，弹出组属性对话框，根据南瑞厂商提供的关于RCS9624CN以及RCS9626CN保护测控装置提供的信息表，在组属性中填写各个设备对应的不同的信息。根据现场实际设备的情况，产品配置如下（见图7）。
图5
图6
图7
图8
图9
图10C.针对某一设备其遥测和遥信的参数如下（见图8）。
D.根据如上的信息表将参数一一输入对应设备的组属性中（见图9）。
图11
图12E.完成全部设置后，每个设备信息状态可以在窗口中读到（见图10）。
4.4 OPC运行。完成以上的设置并对各个通道进行完测试之后，还需将OPC的组名在MACSV中配置相应的量点，同时OPCCLINET可以通过excel表格的形式将数据读入。运行步骤如下：
（1）开启OPCCLINET软件，通过这个客户端软件，连接OPC服务器，刷新列表后，选择对应的服务器（见图11～图12）。
（2）连接成功后，通过OPCCLINET窗口的打开快捷图标，打开事先做好的excel文件，在网络连接正常的基础上，可以将数据传输上来，并上传到DCS的画面上（见图13）。
图135. 结束语
利用OPC技术的优势，通过MACSV配置的OPC SVERVER软件实现不同设备和系统之间的数据传输，通过这样的方式，与通过就地变送器和开关到位信号的硬接线传输比较，减少了中间环节，同时也减少了随之而来的出错环节，提高了数据传输的可靠性；另一方面，也加强了维护工作的集中性，提高了工作效率。因此利用保护装置本身较强的通讯功能和OPC统一接口的优势解决了远动设备的数据传输问题。
参考文献
［1］ OPC技术应用 OPC协会技术委员会2006.
［2］ MACSV OPC 通讯.
［3］ RCS-9624CN、RCS-9626CN保护测控装置说明书.
