基於OPC的安全生產指揮排程系統的設計與應用論文

　　1 OPC技術簡介

　　OPC(OLE for Process Control)是由自動化領域中主要廠商協作制定的軟體介面標準。OPC 技術提供了不同系統間通訊的標準介面，實現了異構環境中控制網路資料的統一整合。

　　現代工業生產對控制系統的要求，已不再侷限於一般的生產過程自動化，而是著眼於整個生產過程的最最佳化，隨著 OPC 技術在現代工業控制領域的廣泛應用，控制系統能夠以統一的方式實現對各種自動化裝置的訪問與控制。透過建立基於 OPC 技術管控一體化的生產控制系統，可以對生產過程的全域性進行實時監控，完成統一的生產流程控制。

　　在對整個生產流程進行統一管控過程中，OPC伺服器能記錄生產現場各控制裝置的實時資料、歷史資料、報警與事件資訊等。透過搭建符合 OPC協議標準的客戶端，建立工業自動化應用統一資料傳輸平臺，支援分散式應用和異構環境下應用程式間軟體的無縫整合和互操作性，使異構系統間資料交換更方便，實現生產資料與管理控制資料統一。

　　工業生產領域的 OPC 控制應用主要關注於控制專案裝置本身的需要。安全生產輔助相關的指揮排程系統屬於獨立的通訊系統，並沒有接入到統一的 OPC 管控平臺中，也沒有參與生產過程資訊的交換和生產過程的跟蹤與監控，在工業現場形成自動化的資訊孤島，因此啟動安全生產指揮排程系統所需的控制指令需要進行人工觸發，約束了自動化生產領域安全生產保障的進一步深化拓展和應用。

　　為了將工業生產領域的自動控制技術與安全生產指揮排程系統無縫地融合在一起，解決生產現場的自動化資訊孤島問題，減少人為干預自動生產控制流程現象，保證安全生產指揮排程系統能準確實時響應工業生產的自動控制流程指令，提出一種基於 OPC 的安全生產指揮排程系統及其通訊控制方法。

　　2 技術方案原理說明

　　2.1 技術方案原理

　　基於 OPC 通訊的安全生產指揮排程系統包括：控制系統伺服器、音訊矩陣切換器、音訊介面卡、排程系統交換機及排程通訊終端、功放及揚聲器裝置。

　　控制系統伺服器作為客戶端透過 OPC 通訊方式與 OPC 控制伺服器進行資料交換，實時獲取生產現場的控制流程及裝置狀態等資訊指令，根據生產實際進行安全生產指揮排程，並將處理的反饋結果傳送給 OPC 控制伺服器，透過這種資料處理方式將安全生產指揮排程系統融入到統一的生產控制 OPC管控平臺中，消除了自動控制的資訊孤島問題。

　　2.2 通訊控制方法

　　基於 OPC 的安全生產指揮排程系統的控制，透過結合控制 OPC 通訊與資料互動、控制音訊介面卡的開關、控制音訊矩陣切換器的工作模式、控制排程系統交換機的協議互動等操作組合來實現，具體控制方法如下。

　　1)基於 OPC 通訊模式的標準介面，利用非同步讀寫的方式透過軟體程式設計，建立控制系統伺服器與 OPC 控制伺服器的 OPC 資料通訊。

　　2)透過 OPC 的資料通訊鏈路，控制系統伺服器實時獲取 OPC 控制伺服器上生產現場控制指令及裝置狀態等資訊。

　　3)按照生產實際所制定的資料通訊協議，控制系統伺服器將所獲取的控制指令及裝置狀態資訊進行相應的協議轉換。

　　4)根據協議轉換的控制內容，控制系統伺服器藉助於軟體程式控制音訊介面卡，透過資料協議的傳輸，控制音訊矩陣切換器，藉助於透過物理連線的功放及揚聲器裝置，進行自動的安全生產指揮排程。

　　3 系統的優勢特點

　　透過採用 OPC 的通訊模式，建立安全生產指揮排程系統與 OPC 生產控制伺服器的通訊與資料交換，形成統一的生產控制 OPC 管控平臺，消除自動控制的資訊孤島問題。

　　改進了安全生產指揮排程系統的互操作性和開放性，解決了工業生產各相關係統之間所存在的相容性問題，使通訊效能更加穩定。安全生產指揮排程系統具有動態連結多個廠商OPC 控制伺服器的能力，根據實際動態配置生產控制流程，透過非同步讀寫機制，完成生產過程資料的處理與互動。

　　4 系統應用流程

　　4.1 自動指揮排程

　　根據實際的工業生產流程，確定OPC 控制伺服器與控制系統伺服器的通訊協議格式，二者在通訊協議的基礎上，基於 OPC 的通訊方式進行資料的互動處理。

　　控制系統伺服器獲取 OPC 伺服器的`流程控制指令後，透過軟體對音訊介面卡、音訊矩陣切換器進行控制操作，按照現場生產的業務處理邏輯，自動完成安全生產指揮排程。

　　4.2 人工觸發指揮排程

　　控制系統伺服器在與 OPC 控制伺服器建立連線並實時進行資料互動的同時，與排程系統交換機透過乙太網通訊的方式建立連線，實時監控、解析並處理排程系統交換機的通訊資料。按照圖 3 所示的流程，根據實際的生產業務邏輯，在排程通訊終端進行通話呼叫的過程中，控制系統伺服器透過控制音訊矩陣切換器，建立排程系統交換機到功放的語音資料通路，將排程終端側操作人員的人工排程命令廣播到實際的廣播區域，完成人工觸發的安全生產指揮排程。

　　5 鐵路排程監控系統中的應用方案

　　在鐵路排程監控系統中，一般按照系統的控制功能、控制物件、控制範圍、控制特點進行分界，劃分為若干個子系統，由於存在資訊孤島的問題，系統之間的資訊關聯不夠，處理突發事件的綜合應變能力較差。

　　由於鐵路排程監控系統的介面技術涉及面極廣，控制裝置繁雜，各種介面協議不統一，給各個子系統的介面整合互聯帶來很多的困難。透過上述技術方案及應用場景的分析，可以在 OPC 技術規範的基礎上，構建平臺化的介面框架，實現相關子系統的無縫接入。

　　透過建立統一的介面平臺框架，基於 OPC 技術將不同層次的資訊共享，從而實現面向應用的資訊整合，在鐵路排程監控系統的運營中，能夠實現基於事件的自動化安全生產排程指揮，從而使鐵路排程監控系統達到高效率、高安全性和高服務品質的智慧化。