目前筆者正在從事參建國內大型水泥廠的智能化建設工作。該項目為2×6000t/d熟料水泥生產線項目，項目從礦山破碎到原材料進廠再到熟料、水泥的裝車、發運，配套了大量先進的智能化設備。其中項目智能制造總體規劃要求是要實現全場景的數字化、網絡聯通、數據互通及業務打通，避免產生信息孤島，并且需要生產過程數據及相關管理數據的準確實時采集，這使得我們的智能化的工作面臨諸多難題與挑戰。由于全廠的智能化設備數量多，種類廣，而且這些設備數據的采集及調用是全廠大數據分析及智能化實現的重要基石，所以我們首先需要解決的就是全廠的數據采集及匯聚工作。

OPC（OLEforProcessControl）技術是指為了給工業控制系統應用程序之間的通信建立一個接口標準，在工業控制設備與控制軟件之間建立統一的數據存取規范（見圖1）。它給工業控制領域提供了一種標準數據訪問機制，將硬件與應用軟件有效地分離開來，是一套與廠商無關的軟件數據交換標準接口和規程，主要解決過程控制系統與其數據源的數據交換問題，可以在各個應用之間提供透明的數據訪問。

筆者所在團隊在該項目的具體方案確定上著重考慮通過OPC進行數據采集及轉發調用的方案。搭建的大型智能化系統平臺是面向水泥行業數字化、網絡化、智能化需求，構建基于平臺的海量數據采集、匯聚、分析服務，水泥工廠智能化建設的基石。通過系統平臺可以把設備、生產線、工廠、供應商、產品和客戶緊密地連接融合起來。這其中工業智能化系統包括:智能物流系統、遠程運維服務系統等，智能化設備包括跨帶分析儀、粒度分析儀等設備。所以要滿足實現生產過程自動化，就需要使以上系統設備都能夠進行數據的實時采集和傳輸，并且需要該平臺數據中心的數據接口層支持靠OPC 通信協議進行通信，這樣數據就能夠靈活高效的被采集及調用。

首先從全廠最重要的數據中心-DCS系統入手。該項目采用西門子PCS7+winCC的DCS方案，該方案廣泛支持OPC通信協議，兼容國內外絕大多數設備的通信協議。鑒于網絡及數據安全方面考慮，我們引入了工業安全隔離網關設備進行相關數據的采集與轉發。準備將該項目的所有接入DCS系統的現場設備的通信數據都通過OPC通信協議傳輸至安全隔離網關設備并且由安全隔離網關設備將這些通信數據逐一轉發至智能化平臺相關模塊，任其調取使用。但是在實施過程中發現，DCS系統平臺是支持OPCUA協議的，但是我們的智能化平臺的數據中心的數據采集目前只支持OPCDA協議。

OPC設備傳輸協議主要分為OPCDA與OPC UA（見圖2）。OPCDA是0PCClassic的一種數據讀寫規范，早期的OPC通信很多都是OPCDA通信。但是由于依賴微軟公司平臺，有平臺的局限性，所以很多設備本身無法集成此種通信方式，受到一定限制。OPCUA是將經典OPC通信的所有規范都集成到OPCUA中，而且OPCUA具有更多優點，它的出現不再依賴平臺，能夠使更多設備輕松集成OPCUA客戶端或者服務器的功能。比如：西門子SITOP電源、RFID、變頻器、分布式的IO等設備。這樣即便是底層的設備也具有話語權，可以很方便的和OPCUA的其他客戶端進行通信。另外，OPCUA 也有更簡單的Security的設置，我們可以輕松的更放心的連接云，或者跨網絡、跨車間進行通信。

為了解決接收和轉發端采用不同通信接口的問題，我們在工業安全隔離網關設備選型的時候，需要考慮同時滿足OPCDA和OPCUA兩種規范。這樣項目中的DCS系統采用的西門子PCS7+winCC的系統，可以通過OPCUA的規范將DCS的所有數據傳輸至工業安全隔離網關，然后工業安全隔離網關設備轉發規則設置為OPCDA接口規則并進行轉發，從而使下游設備能夠順利讀取到由DCS系統通過OPC協議傳輸的信號點。

完成這項工作的第一步就是將DCS的點號表按照工業隔離網關要求的格式進行匯總編輯，隔離網關能否順利通過OPCUA協議讀取到DCS的所有數據完全依賴于此表（見圖3）。圖3中，左側第一列“名稱”為DCS標準點名。最后一列“連接項”為各個DCS點號的OPC連接地址，通過該地址就能夠讀取到DCS系統中的對應點號。編輯好該表后，將其通過網關的MGMT調試口導入到安全隔離網關中，并且按照下圖進行相應的配置，就可以使其順利連接到DCS系統了。

具體操作配置見圖4所示。由圖4可以看出，通過上述配置，該項目由控制端采取OPCUA的通信協議采集DCS測點信號后，并進行數據編碼，再通過OPCDA通信協議轉發至下游客戶端進行使用，使下游設備能夠讀取到DCS系統的所有測點信號。

通過以上方案的具體實施，將OPC通信協議不同規范接口進行靈活運用，很好地解決了在水泥產業智能制造領域中設備管控難，數據時效性差以及信息系統通信難的問題，而且能夠將不同設備間數據傳輸的成本和時間大幅降低。目前項目智能化平臺的數據傳輸非常高效可靠，并且項目后期的擴展性和易維護性都得到了大幅提高。

作者：曹覲，吳濱濱

所屬：中國中材國際工程股份有限公司（南京）

來源：《水泥工程》

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