基于OPC的安全生產指揮調度系統的設計與應用論文
1 OPC技術簡介
OPC(OLE for Process Control)是由自動化領域中主要廠商協作制定的軟件接口標準。OPC 技術提供了不同系統間通信的標準接口，實現了異構環境中控制網絡數據的統一集成。
現代工業生產對控制系統的要求，已不再局限于一般的生產過程自動化，而是著眼于整個生產過程的最優化，隨著 OPC 技術在現代工業控制領域的廣泛應用，控制系統能夠以統一的方式實現對各種自動化設備的訪問與控制。通過建立基于 OPC 技術管控一體化的生產控制系統，可以對生產過程的全局進行實時監控，完成統一的生產流程控制。
在對整個生產流程進行統一管控過程中，OPC服務器能記錄生產現場各控制設備的實時數據、歷史數據、報警與事件信息等。通過搭建符合 OPC協議標準的客戶端，建立工業自動化應用統一數據傳輸平臺，支持分布式應用和異構環境下應用程序間軟件的無縫集成和互操作性，使異構系統間數據交換更方便，實現生產數據與管理控制數據統一。
工業生產領域的 OPC 控制應用主要關注于控制項目設備本身的需要。安全生產輔助相關的指揮調度系統屬于獨立的通信系統，并沒有接入到統一的 OPC 管控平臺中，也沒有參與生產過程信息的交換和生產過程的跟蹤與監控，在工業現場形成自動化的信息孤島，因此啟動安全生產指揮調度系統所需的控制指令需要進行人工觸發，約束了自動化生產領域安全生產保障的進一步深化拓展和應用。
為了將工業生產領域的自動控制技術與安全生產指揮調度系統無縫地融合在一起，解決生產現場的自動化信息孤島問題，減少人為干預自動生產控制流程現象，保證安全生產指揮調度系統能準確實時響應工業生產的自動控制流程指令，提出一種基于 OPC 的安全生產指揮調度系統及其通信控制方法。
2 技術方案原理說明
2.1 技術方案原理
基于 OPC 通信的安全生產指揮調度系統包括 ：控制系統服務器、音頻矩陣切換器、音頻接口卡、調度系統交換機及調度通信終端、功放及揚聲器設備。
控制系統服務器作為客戶端通過 OPC 通信方式與 OPC 控制服務器進行數據交換，實時獲取生產現場的控制流程及設備狀態等信息指令，根據生產實際進行安全生產指揮調度，并將處理的反饋結果發送給 OPC 控制服務器，通過這種數據處理方式將安全生產指揮調度系統融入到統一的生產控制 OPC管控平臺中，消除了自動控制的信息孤島問題。
2.2 通信控制方法
基于 OPC 的安全生產指揮調度系統的控制，通過結合控制 OPC 通信與數據交互、控制音頻接口卡的開關、控制音頻矩陣切換器的工作模式、控制調度系統交換機的協議交互等操作組合來實現，具體控制方法如下。
1)基于 OPC 通信模式的標準接口，利用異步讀寫的方式通過軟件程序設計，建立控制系統服務器與 OPC 控制服務器的 OPC 數據通信。
2)通過 OPC 的數據通信鏈路，控制系統服務器實時獲取 OPC 控制服務器上生產現場控制指令及設備狀態等信息。
3)按照生產實際所制定的數據通信協議，控制系統服務器將所獲取的控制指令及設備狀態信息進行相應的協議轉換。
4)根據協議轉換的控制內容，控制系統服務器借助于軟件程序控制音頻接口卡，通過數據協議的傳輸，控制音頻矩陣切換器，借助于通過物理連接的功放及揚聲器設備，進行自動的安全生產指揮調度。
3 系統的優勢特點
通過采用 OPC 的通信模式，建立安全生產指揮調度系統與 OPC 生產控制服務器的通信與數據交換，形成統一的生產控制 OPC 管控平臺，消除自動控制的信息孤島問題。
改進了安全生產指揮調度系統的互操作性和開放性，解決了工業生產各相關系統之間所存在的兼容性問題，使通信性能更加穩定。安全生產指揮調度系統具有動態鏈接多個廠商OPC 控制服務器的能力，根據實際動態配置生產控制流程，通過異步讀寫機制，完成生產過程數據的處理與交互。
4 系統應用流程
4.1 自動指揮調度
根據實際的工業生產流程，確定OPC 控制服務器與控制系統服務器的通信協議格式，二者在通信協議的基礎上，基于 OPC 的通信方式進行數據的交互處理。
控制系統服務器獲取 OPC 服務器的`流程控制指令后，通過軟件對音頻接口卡、音頻矩陣切換器進行控制操作，按照現場生產的業務處理邏輯，自動完成安全生產指揮調度。
4.2 人工觸發指揮調度
控制系統服務器在與 OPC 控制服務器建立連接并實時進行數據交互的同時，與調度系統交換機通過以太網通信的方式建立連接，實時監控、解析并處理調度系統交換機的通信數據。按照圖 3 所示的流程，根據實際的生產業務邏輯，在調度通信終端進行通話呼叫的過程中，控制系統服務器通過控制音頻矩陣切換器，建立調度系統交換機到功放的語音數據通路，將調度終端側操作人員的人工調度命令廣播到實際的廣播區域，完成人工觸發的安全生產指揮調度。
5 鐵路調度監控系統中的應用方案
在鐵路調度監控系統中，一般按照系統的控制功能、控制對象、控制范圍、控制特點進行分界，劃分為若干個子系統，由于存在信息孤島的問題，系統之間的信息關聯不夠，處理突發事件的綜合應變能力較差。
由于鐵路調度監控系統的接口技術涉及面極廣，控制設備繁雜，各種接口協議不統一，給各個子系統的接口集成互聯帶來很多的困難。通過上述技術方案及應用場景的分析，可以在 OPC 技術規范的基礎上，構建平臺化的接口框架，實現相關子系統的無縫接入。
通過建立統一的接口平臺框架，基于 OPC 技術將不同層次的信息共享，從而實現面向應用的信息集成，在鐵路調度監控系統的運營中，能夠實現基于事件的自動化安全生產調度指揮，從而使鐵路調度監控系統達到高效率、高安全性和高服務品質的智能化。
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