2011
面对日益激烈的市场竞争，企业集团化是一种 发展趋势，我国制糖行业的集团化也日趋明显。在 集团化的过程中，企业集团的信息管理尤为重要。 糖厂全厂数据集中采集，为生产决策提供可靠依据， 为企业资源规划（ERP）管理系统提供可靠数据来 源，进而为糖厂生产集约化管理打下基础。
糖厂生产主要由锅炉、电力、压榨、澄清、蒸 发、煮糖等车间（工段）组成，它们相互联系，是 一种标准的连续化生成过程。糖厂的部分工段已经 采用了就地控制系统，但在数据管理方面并无联系， 如何在现有自动控制系统的情况下以低成本实现全 厂数据的集中监控是糖厂生产集约化管理所需要 的，而开放式通讯协议OPC 的出现为我们解决了这 个难题。
下面以2009 年南华集团田东一糖厂为例分析， 表1 为该厂主要车间（工段）自动化情况简介。
 | 表1 糖厂主要车间和工段自动化情况简表 |
从表1 可以看出，该厂各车间（工段）自动化 程度不一致，锅炉汽机、电力和压榨车间都已经使 用了DCS 控制系统，属于当今普遍采用的较先进的 自动控制系统；在澄清、蒸发工段使用的主要是单 个的仪表分散监控，而在煮糖工段使用的大部分还 是指针仪表。这种自动化发展程度极度不协调的现 状在我国的糖厂其实不是特例，而是普遍存在的， 它是在特定的环境下逐渐发展形成的，与我国整个 糖业的发展紧密相联。
实现全厂数据采集，我们可以采取当今先进的 现场总线技术，将各个车间（工段）或单个的现场 智能设备作为站点通过总线技术联接起来，这样固 然完美，但需要更换大批现场仪表设备和设置总线 处理联接硬件，在人力和财力方面投入较大，如何 在现有的自动化程度下以低投入低成本方式实现全 厂数据采集呢？通过表1 的情况简介进行分析，我 们可以采取以下几项可以利用的技术或功能：① OPC 技术；②串行通讯技术，包括RS485 通讯和串 口转换设备通讯。③记录输出功能。
充分利用这些技术和功能，可以在不改动原有 控制设备的基础上通过增加软件和少量的硬件实现 全厂数据采集。
为实现全厂数据采集，将该系统划分为2 个部 分：一个是数据集中采集，它利用OPC 技术、485 串口通讯技术以及PLC 等技术将分布在各车间（工 段）现场的参数采集到数据服务器；另一个是数据 集中处理，它将数据服务器中的数据动态显示出来， 并对这些数据进行记录、存储、报警、查询和上传 至其他服务器。系统设计结构如图1 所示。
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图1 系统设计结构图 |
如图1 所示，数据采集和处理使用2 台计算机， 1 台作为数据采集服务器，主要利用了OPC 技术； 另1 台为数据处理服务器，而数据处理服务器本身 也是作为数据采集服务器的客户端，从数据采集服 务器中获取数据源。这样设计的目的一是减轻计算 机的工作负载，将数据采集和处理的工作分开在2 台计算机上进行，二是将以太网和生产以太网进行 隔离，达到信息安全的目的。2 台计算机均使用西 门子WinCC 组态软件，之所以选用WinCC 组态软 件，除了其功能强大齐全以及使用广泛等特点外， 主要还有以下3 个原因：①WinCC 自带OPC 组件， 且包含了服务端和客户端；②该糖厂的压榨车间使 用的也是WinCC 组态软件；③WinCC 自带MSSQL 数据库，利用其强大的脚本功能能轻松实现对SQL 数据库的操作。
由图1 可以看出，该系统的关键在于OPC 技术 的应用。OPC 采用的是客户机/服务器模式，其客户 机和服务器可运行在不同的计算机上，也可运行在 同一台上。数据采集服务器上的WinCC 是作为该系 统中的唯一的OPC 客户端访问其它工段的OPC 服 务器，具体实现过程下面论述。
（1）对于MACSV 系统来说，OPC 服务器是 可选组件，因此首先需要在安装了MACSV 系统的 计算机上安装OPC 服务器组件并注册；
（2）将需要采集的变量信息导入其OPC 服务 器中，即配置好MacsOPCSvr.ini 文件并保存；
（3）对DCOM 进行设置，再对防火墙、网关 等进行设置；
（4）通过其自带的OPC 测试工具在客户端对 MACSV 的OPC 服务器进行测试，测试通过则设置 成功。
由于WinCC 系统在安装时默认安装了其OPC 服务器组件，并对DCOM 进行了设置，故无需再做 另外的设置，只需修改防火墙、网关等相关设置即 可。
WinCC 系统本身并不支持对威胜电能表和虹 润数显表的驱动，无法直接通过WinCC 对它们直接 访问，而组态王拥有丰富的驱动支持众多国产仪器 仪表（包括威胜电能表和虹润数显表）和稳定的OPC 服务器程序，故选用组态王作为中间环节完成对电 能表和数显表的访问。组态王与数显表是通过 RS485 进行通讯的，与电能表的通讯则是经以太网 通过MOXA 公司的Nport5650 串口服务器来进行 的，Nport5650 的作用是将其上的多个串口映像到通 过以太网口访问Nport5650 的计算机上，并能达到 在以太网上共享串口的目的， 因此组态王访问 Nport5650 就相当于访问电能表，且不影响原有的 EpSynal 系统。组态王与本机上的WinCC 是通过 OPC 联接的。因为组态王的OPC 服务器组件是集成 在组态王系统中的，故无需另外安装，只需对DCOM 进行配置即可。
S7-200 PC Access 是西门子公司推出的专门为 S7-200PLCs 提供OPC 服务器的软件，可方便地为 OPC 客户提供数据信息。其设置较简单， 将 S7-200PLCs 的程序导入其中，将变量添加到其OPC 服务器中，然后保存即可。
（1）在新建的WinCC 工程上添加OPC 驱动程 序；
（2）打开OPC 驱动的系统参数，在打开的OPC 条目管理器上浏览所有本地和网络上OPC 服务器；
（3）选择本地或网络上的OPC 服务器，将相 应服务器上的变量添加到该WinCC 工程中，便完成 对该OPC 服务器上变量的导入。
数据处理服务器运行是WinCC 工程，它是通过 以太网作为客户机来访问数据采集服务器上的 WinCC 的，因此设置成客户机项目，而数据采集服 务器上的WinCC 工程则设置为多用户项目。在数据 处理服务器上主要进行的是数据记录、存储、查询、 报警和利用WinCC 本身强大的VBA 功能上传数据 至指定数据库或本身自带的MSSQL 数据库等，以 供外部程序访问调用。
随着信息化的发展，对生产数据进行集中采集 管理作为糖厂提高生产管理效率的一种方法越来越 被糖厂认识和重视，也将成为我国糖厂今后生产集 约化管理的发展趋势。由此本文提出了一种基于 OPC 等技术来完成对糖厂生产数据的采集管理的设 计方案和实现方法，具有低投入、低成本、技术公 开、方便扩展等特点，在1 年多实际使用过程中， 系统运行良好，性能稳定，能满足糖厂对生产数据 采集管理的要求，是一种切实可行的解决方案。
(本篇责任编校：朱涤荃)