基于OPC的安全生产指挥调度系统的设计与应用论文
时间：2021-08-311 OPC技术简介
OPC(OLE for Process Control)是由自动化领域中主要厂商协作制定的软件接口标准。OPC 技术提供了不同系统间通信的标准接口，实现了异构环境中控制网络数据的统一集成。
现代工业生产对控制系统的要求，已不再局限于一般的生产过程自动化，而是着眼于整个生产过程的最优化，随着 OPC 技术在现代工业控制领域的广泛应用，控制系统能够以统一的方式实现对各种自动化设备的访问与控制。通过建立基于 OPC 技术管控一体化的生产控制系统，可以对生产过程的全局进行实时监控，完成统一的生产流程控制。
在对整个生产流程进行统一管控过程中，OPC服务器能记录生产现场各控制设备的实时数据、历史数据、报警与事件信息等。通过搭建符合 OPC协议标准的客户端，建立工业自动化应用统一数据传输平台，支持分布式应用和异构环境下应用程序间软件的无缝集成和互操作性，使异构系统间数据交换更方便，实现生产数据与管理控制数据统一。
工业生产领域的 OPC 控制应用主要关注于控制项目设备本身的需要。安全生产辅助相关的指挥调度系统属于独立的通信系统，并没有接入到统一的 OPC 管控平台中，也没有参与生产过程信息的交换和生产过程的跟踪与监控，在工业现场形成自动化的信息孤岛，因此启动安全生产指挥调度系统所需的控制指令需要进行人工触发，约束了自动化生产领域安全生产保障的进一步深化拓展和应用。
为了将工业生产领域的自动控制技术与安全生产指挥调度系统无缝地融合在一起，解决生产现场的自动化信息孤岛问题，减少人为干预自动生产控制流程现象，保证安全生产指挥调度系统能准确实时响应工业生产的自动控制流程指令，提出一种基于 OPC 的安全生产指挥调度系统及其通信控制方法。
2 技术方案原理说明
2.1 技术方案原理
基于 OPC 通信的安全生产指挥调度系统包括 ：控制系统服务器、音频矩阵切换器、音频接口卡、调度系统交换机及调度通信终端、功放及扬声器设备。
控制系统服务器作为客户端通过 OPC 通信方式与 OPC 控制服务器进行数据交换，实时获取生产现场的控制流程及设备状态等信息指令，根据生产实际进行安全生产指挥调度，并将处理的反馈结果发送给 OPC 控制服务器，通过这种数据处理方式将安全生产指挥调度系统融入到统一的生产控制 OPC管控平台中，消除了自动控制的信息孤岛问题。
2.2 通信控制方法
基于 OPC 的安全生产指挥调度系统的控制，通过结合控制 OPC 通信与数据交互、控制音频接口卡的开关、控制音频矩阵切换器的工作模式、控制调度系统交换机的协议交互等操作组合来实现，具体控制方法如下。
1)基于 OPC 通信模式的标准接口，利用异步读写的方式通过软件程序设计，建立控制系统服务器与 OPC 控制服务器的 OPC 数据通信。
2)通过 OPC 的数据通信链路，控制系统服务器实时获取 OPC 控制服务器上生产现场控制指令及设备状态等信息。
3)按照生产实际所制定的数据通信协议，控制系统服务器将所获取的控制指令及设备状态信息进行相应的协议转换。
4)根据协议转换的控制内容，控制系统服务器借助于软件程序控制音频接口卡，通过数据协议的传输，控制音频矩阵切换器，借助于通过物理连接的功放及扬声器设备，进行自动的安全生产指挥调度。
3 系统的优势特点
通过采用 OPC 的通信模式，建立安全生产指挥调度系统与 OPC 生产控制服务器的通信与数据交换，形成统一的生产控制 OPC 管控平台，消除自动控制的信息孤岛问题。
改进了安全生产指挥调度系统的互操作性和开放性，解决了工业生产各相关系统之间所存在的兼容性问题，使通信性能更加稳定。安全生产指挥调度系统具有动态链接多个厂商OPC 控制服务器的能力，根据实际动态配置生产控制流程，通过异步读写机制，完成生产过程数据的处理与交互。
4 系统应用流程
4.1 自动指挥调度
根据实际的工业生产流程，确定OPC 控制服务器与控制系统服务器的通信协议格式，二者在通信协议的基础上，基于 OPC 的通信方式进行数据的交互处理。
控制系统服务器获取 OPC 服务器的流程控制指令后，通过软件对音频接口卡、音频矩阵切换器进行控制操作，按照现场生产的业务处理逻辑，自动完成安全生产指挥调度。
4.2 人工触发指挥调度
控制系统服务器在与 OPC 控制服务器建立连接并实时进行数据交互的同时，与调度系统交换机通过以太网通信的方式建立连接，实时监控、解析并处理调度系统交换机的通信数据。按照图 3 所示的流程，根据实际的生产业务逻辑，在调度通信终端进行通话呼叫的过程中，控制系统服务器通过控制音频矩阵切换器，建立调度系统交换机到功放的语音数据通路，将调度终端侧操作人员的`人工调度命令广播到实际的广播区域，完成人工触发的安全生产指挥调度。
5 铁路调度监控系统中的应用方案
在铁路调度监控系统中，一般按照系统的控制功能、控制对象、控制范围、控制特点进行分界，划分为若干个子系统，由于存在信息孤岛的问题，系统之间的信息关联不够，处理突发事件的综合应变能力较差。
由于铁路调度监控系统的接口技术涉及面极广，控制设备繁杂，各种接口协议不统一，给各个子系统的接口集成互联带来很多的困难。通过上述技术方案及应用场景的分析，可以在 OPC 技术规范的基础上，构建平台化的接口框架，实现相关子系统的无缝接入。
通过建立统一的接口平台框架，基于 OPC 技术将不同层次的信息共享，从而实现面向应用的信息集成，在铁路调度监控系统的运营中，能够实现基于事件的自动化安全生产调度指挥，从而使铁路调度监控系统达到高效率、高安全性和高服务品质的智能化。
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