基于OPC和Modbus技术的工厂应急数据采集系统.doc

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1、基于OPC和Modbus技术的工厂应急数据采集系统　　摘要：针对分散控制系统（DistributedControlSystem，DCS）和不同类型设备与第三方力控组态软件通讯的问题，提出一种融合OPC技术标准和ModbusRTU、ModbusTCP协议的通讯，有效解决了工厂应急数据采集系统通讯过程中遇到的问题。　　关键词：OPC技术；ModbusRTU协议；ModbusTCP协议　　DOIDOI：10.11907/rjdk.161133　　中图分类号：TP319　　文献标识码：A文章编号：1672-7800（2016）005-0129-05　　0引言　　工厂应急指挥系统是一个

2、综合性的控制系统，涉及计算机软、硬件、计算机网络、有线通信、无线通信、GIS地理信息系统、监控、报警、图像等许多领域。工厂应急指挥系统中的数据采集系统是工厂事故后果评价软件中最关键的子系统之一。工厂事故后果评价软件依据采集到的现场数据进行自动预警/报警、故障点快速定位等智能化实时监测分析，为指挥干预在最短时间内作出应急响应提供有效的技术支撑。　　1OPC、MODBUS技术及力控组态软件简介　　1.1OPC技术　　OPC是OLEforProcessControl的缩写，即面向过程控制的OLE，它是一套以OLE、COM、DCOM（DistributeCOM）技术为背景，基于Win

3、dows操作平台，为工业应用程序之间提供高效的信息集成和交互功能的组件对象模型接口标准。目前，OPC技术已经得到了广泛应用，如应用于监控和数据采集系统（SupervisoryControlandDataAcquisition，SCADA）、集散控制系统（DistributedControlSystem，DCS）、可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC）等[1-3]。OPC采用客户/服务器模式，将开发访问接口的任务分配给硬件生产厂家或第三方厂家，同时其以OPC服务器的形式提供给用户，解决了软、硬件厂商的矛盾，完成了系统集成，提高了系统开

4、放性和可互操作性[4]。　　1.2Modbus技术　　Modbus协议是MODICON公司为满足工业控制需求而设计，如今已成为全球工业领域最流行的通信协议之一。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485标准和以太网设备。许多工业自动化设备，包括PLC、DCS、智能仪表等都在使用Modbus协议作为通信标准。Modbus/TCP协议是在Modbus/TCP标准中，其应用层采用工业领域标准Modbus实现。标准的Modbus协议使用两种模式进行通讯：ASCII和RTU，这两种模式在报文结构、功能命令上相同，仅帧信息的表示方法不同[5-6]。　　1.3力控组态软件　　

5、在工厂事故应急指挥大厅的监控主机上使用的客户端监控软件是北京三维力控公司的力控组态软件ForceControlV7.0。力控组态软件是运行于Windows98/NT/2000/XP操作系统上的一种组态软件，是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用监控组态软件，也是自动控制系统监控层的软件平台和开发环境[7]。该监控组态软件可以与多种类型的控制设备进行通信，对于采用不同协议通信的I/O设备，大多数都有相应的I/O驱动程序，通过I/O驱动程序来完成与设备的通讯，目前支持的I/O设备包括集散系统（DCS）、可编程控制器（PLC）、现场总线（FCS）、电力设备、智能模块、板卡、智能仪

6、表、变频器、USB接口设备等[8]。　　2工厂应急数据采集系统　　本系统中采集的数据类型及范围为：①厂内A区各厂房内的临界报警信号和有毒气体信号；②厂内1#、2#和3#控制室DCS系统监控的工作罐体的温度、压力信号；③厂内B区1#、2#和3#厂房内气体流出物报警信号和轻杂质传感器信号。工厂应急数据采集服务器安装于应急指挥楼屏蔽机房内，操作系统为WindonwsServer2008标准版，数据库为微软SQLServer2008标准版，客户端组态软件为力控V7.0，各数据采集点安装有网络通信节点控制柜，并全部连接到工厂应急控制中心的汇聚交换机上。　　2.1临界报警信号和有毒气体（

7、HF）信号采集　　2.1.1设备现状及采集方式　　（1）设备现状。临界报警监测仪为国内早期型号设备，不具备与外部设备通信的232/485或以太网通信接口。有毒气体检测仪自身配有与外部通信的RS485串口。　　（2）采集方式。根据临界报警仪报警信号产生原理可知，当有被测物质超过临界值时，会触发该仪器中的交流220V电源自动接通，产生临界报警开关量信号，由此采集该开关量信号可以在信号产生的线路中增加一个交流接触器，将其开关量引入到一个开关量输入模块，通过MODBUSRTU协议上传。由于有毒气体检测仪具备与外