利用opc技術將qcs系統無縫集成到dcs系統平臺的方法
2023-09-10 17:16:05 3
利用opc技術將qcs系統無縫集成到dcs系統平臺的方法
【專利摘要】本發明公開了利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，解決了QCS與DCS獨立造成的資源浪費，通訊難的問題。該方法包括步驟：（a）QCS系統數據處理軟體的所有數據在內存裡均以哈希樹結構存放，在哈希樹的每個節點上分配專屬的字符串標籤；（b）OPC伺服器軟體提供通用的連接、瀏覽、枚舉、數據訪問標準接口；（c）QCS系統伺服器通過OPC伺服器軟體的標準接口和DCS系統伺服器相連接，將QCS系統數據處理軟體提供的所有數據通過OPCItem公布出來。本發明方法簡單，系統結構簡單，將QCS系統無縫集成到DCS系統中，實現DCS系統和QCS系統獨立運行和數據共享的目的，並且因其共用一個操作平臺，不會造成資源浪費，DCS系統和QCS系統通訊快捷，具有很高的實用價值。
【專利說明】利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於系統集成領域，具體涉及利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法。
【背景技術】
[0002]QCS (Quality Control System )質量控制系統,是集檢測技術,現場總線、運動控制、數據分析、計算機技術、過程控制為一體的複雜的在線測量設備。被廣泛使用在造紙、薄膜生產等領域，用來實時檢測紙張、薄膜等的克重、水分、厚度、灰分、色度等指標。
[0003]DCS (Distributed Control System)集散控制系統,是隨著工業自動化不斷進步和過程控制要求越來越複雜情況下誕生的綜合控制系統，它是計算機技術、系統控制技術、網絡通信、現場總線以及多媒體技術相結合的產物，在提供強大控制能力的同時，也提供了友好的人機界面。目前在電力、化工、造紙、水泥製造等領域廣泛使用。
[0004]早期的QCS系統大多集成在DCS/PLC系統中，而DCS/PLC是以過程控制為主，QCS涉及運動控制、高速數據處理、數據採集、現場總線、TCP/IP等，並非DCS/PLC擅長領域，另外，QCS集成在DCS/PLC中，有可能會和其他過程控制設備共享CPU處理能力，進一步削弱了其性能。這一矛盾隨著紙機車速不斷提升，幅寬越來越大，以過程控制為主要目的DCS在運動控制、高速數據採集及處理等方面越來越難以滿足要求，QCS廠商開始逐步將QCS從DCS中獨立出來，利用ARM等高速嵌入式MCU獨立完成QCS系統的系列任務，在上位機上獨立開發控制及人機界面。採用了專用處理器後，不再像之前那樣，和DCS其他設備共享處理器，處理能力大幅提升，可以完全滿足快速處理和高速計算的需要，QCS從DCS獨立出來後，使用高速MCU，處理能力大幅提升，能夠很好地適應紙機的高速寬幅發展要求，但同時也帶來以下弊端:
(1)QCS和DCS完全分離，工廠需要為QCS配置單獨的電腦(多客戶端時，可能需要增加更多的監視電腦)，不僅浪費資金，也浪費空間；
(2)QCS和DCS分成了兩個獨立的部分，它們甚至可以是不同廠家的產品，因此它們之間的通訊也成了一個難題；
(3)QCS系統在接入到工廠MES系統或者ERP系統時，因為沒有統一的接口，很難進行。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術的不足，本發明提供利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，解決了 QCS與DCS獨立造成的資源浪費，通訊難的問題。
[0006]為了實現上述目的，本發明採用的技術方案如下:
利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，包括如下步驟:
(a)QCS系統數據處理軟體的所有數據在內存裡均以哈希樹結構存放，在哈希樹的每個節點上分配專屬的字符串標籤；
(b)OPC伺服器軟體提供通用的連接、瀏覽、枚舉、數據訪問標準接口 ； (C) QCS系統伺服器通過OPC伺服器軟體的標準接口和DCS系統伺服器相連接，將QCS系統數據處理軟體提供的所有數據通過OPC Item公布出來。
[0007]OPC Item:0PC是以組(group)和標籤(item)的方式來組織數據的,每一項被公布的數據，就是一個標籤，標籤可以用分組的方式進行管理。
[0008]數據公布即從QCS系統數據處理軟體中檢索、獲取數據，然後以OPC伺服器軟體的標準接口的方式對外發布，在本發明中，即DCS系統可在OPC Item檢索、獲取並公布出來後訪問QCS系統數據處理軟體提供的所有數據，相反方向地，可以接受外部的寫請求，去修改QCS內部數據。
[0009]具體地，所述所有數據包括過程數據和參數數據。
[0010]進一步地,所述參數數據包括配置參數、工作參數、數據處理參數。
[0011 ] 更進一步地，所述OPC伺服器軟體依照OPC協議規範提供通用的連接、瀏覽、枚舉、數據訪問標準接口。
[0012]再進一步地，所述DCS系統伺服器還定製專用數組操作組件，並利用DCS的腳本功能提供OPC Item和專用數組操作組件的數據連接。
[0013]與現有技術相比，本發明具有以下有益效果:
(1)本發明QCS系統數據處理軟體的所有數據(包括過程數據和參數數據)在內存裡均以哈希樹結構存放，在哈希樹的每個節點上分配專屬的字符串標籤，根據這些字符串標籤可以快速檢索數據，完成存取任務；
(2)本發明OPC伺服器軟體依照OPC協議規範提供通用的連接、瀏覽、枚舉、數據訪問等標準接口，DCS系統通過OPC伺服器軟體的標準接口訪問QCS數據，實現在同一操作平臺上DCS系統和QCS系統獨立運行並共享數據的目的；
(3)本發明在同一操作平臺上DCS系統和QCS系統獨立運行並共享數據，節約了硬體資源和成本，避免資源的浪費；
(4)本發明DCS系統單獨定製專用的數組操作組件，並利用DCS的腳本功能提供OPCItem和數組操作組件的數據連接，實現DCS系統通過OPC Item與QCS系統之間數據的傳輸，並處理QCS系統中以數組形式提供的數據，處理靈活，功能穩定齊全；
(5)本發明方法簡單，系統結構簡單，將QCS系統無縫集成到DCS系統中，實現DCS系統和QCS系統獨立運行和數據共享的目的，並且因其共用一個操作平臺，不會造成資源浪費，DCS系統和QCS系統通訊快捷，具有很高的實用價值。
【具體實施方式】
[0014]下面結合實施例對本發明作進一步說明，本發明的實施方式包括但不限於下列實施例。
[0015]市場上有部分QCS廠家為自家的QCS系統開發了 OPC伺服器軟體，但這類軟體只解決了對外提供過程數據的問題，並無能力將QCS系統無縫集成到DCS系統中。這是因為QCS系統作為一個完整的產品，除了過程數據外，還有數量眾多的配置參數、工作參數、數據處理參數等等(後文簡稱參數數據)，其他QCS廠家目前並沒有把所有數據通過OPC伺服器公布出來，因此，DCS系統只能部分地得到過程數據，許多操作還必須依賴QCS操作員及其軟體，DCS系統無法替代QCS系統全部的操作。
[0016]本發明把過程數據和參數數據都通過OPC伺服器軟體公布出來，相當於把QCS系統當作一個現場設備(只不過這臺設備比普通意義的現場設備要複雜得多)，這臺設備上面的所有數據都通過乙太網總線，以OPC接口的方式和DCS伺服器相連接，目前，幾乎所有的DCS系統軟體都支持OPC接口，通過這個方法，QCS系統可以完整集成到DCS系統中。由於二者已經是一個整體，因此，QCS系統和DCS系統的通訊問題也就不復存在了。
[0017]要做到這一點，要求QCS系統的OPC伺服器軟體具備快速處理大量數據的能力外，還需要QCS數據處理軟體架構良好，具備提供參數數據的能力。我們採取了以下方法，實現了 QCS系統在DCS系統上的完美集成。
實施例
[0018]利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，包括步驟:
Ca)重新規劃和編寫了 QCS系統數據處理軟體，QCS系統數據處理軟體的所有數據(包括過程數據和參數數據)在內存裡均以哈希樹結構存放，在哈希樹的每個節點上分配專屬的字符串標籤，根據這些字符串標籤可以快速檢索數據，完成存取任務；
(b)重新規劃和編寫OPC伺服器軟體，OPC伺服器軟體依照OPC協議規範提供通用的連接、瀏覽、枚舉、數據訪問等標準接口 ；
(c)QCS系統伺服器通過OPC伺服器軟體標準接口和DCS系統伺服器相連接，將QCS系統數據處理軟體提供的所有數據(包括過程數據和參數數據)通過OPC Item公布出來。
[0019]DCS系統作為OPC客戶端，可以通過OPC伺服器軟體的標準接口訪問QCS數據，目前，基本上所有的DCS系統都提供了對OPC DA Server的訪問支持。
[0020]由於QCS系統中大量的數據是以數組形式提供的(定量、水分、厚度、灰分的橫幅曲線等)，但很多DCS系統並沒有提供支持數組操作的組件，因此，本發明中，DCS系統單獨定製專用的數組操作組件，並利用DCS的腳本功能提供OPC Item和數組操作組件的數據連接，實現DCS系統通過OPC Item與QCS系統之間數據的傳輸，並處理QCS系統中以數組形式提供的數據。
[0021]按照上述實施例，便可很好地實現本發明。值得說明的是，基於上述結構設計的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本發明上做出的一些無實質性的改動或潤色，所採用的技術方案的實質仍然與本發明一樣，故其也應當在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，其特徵在於，包括如下步驟: (a)QCS系統數據處理軟體的所有數據在內存裡均以哈希樹結構存放，在哈希樹的每個節點上分配字符串標籤； (b)OPC伺服器軟體提供通用的連接、瀏覽、枚舉、數據訪問標準接口 ； (c)QCS系統伺服器通過OPC伺服器軟體的標準接口和DCS系統伺服器相連接，將QCS系統數據處理軟體提供的所有數據通過OPC Item公布出來。
2.根據權利要求1所述的利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，其特徵在於，所述所有數據包括過程數據和參數數據。
3.根據權利要求2所述的利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，其特徵在於，所述參數數據包括配置參數、工作參數、數據處理參數數據。
4.根據權利要求1所述的利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，其特徵在於，所述OPC伺服器軟體依照OPC協議規範提供通用的連接、瀏覽、枚舉、數據訪問標準接口。
5.根據權利要求1所述的利用OPC技術將QCS系統無縫集成到DCS系統平臺的方法，其特徵在於，所述DCS系統伺服器還定製有數組操作組件，並利用DCS的腳本功能提供OPCItem和數組操作組件的數據連接。
【文檔編號】G05B19/418GK104181891SQ201410426813
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月27日 優先權日:2014年8月27日
【發明者】莫建軍, 李餘, 周勇 申請人:綿陽同成智能裝備股份有限公司