OPC UA技术在冶金设备监测系统中的应用

段德意

（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照276800）

OPC UA技术在冶金设备监测系统中的应用

段德意

（山东钢铁集团日照有限公司，山东日照276800）

以冶金现场设备检测系统的搭建为基础来对OPC UA技术的相关规范进行必要的研究，通过OPC UA服务器以及客户端的开发实现对冶金设备运行状态的实时监控，并制定应对故障的相关方案。

OPC UA；服务器；客户端；冶金

OPC UA技术是在工业控制方面具有不可替代作用的专业技术，尤其是在实时性以及跨平台的使用方面，通过OPC UA技术的使用能够较好地解决工业现场监控过程当中的相互通信，底层设备以及各子系统之间的相互操作的难题。伴随着网络、通信以及计算机技术的不断发展，工业生产的相关信息的传输已覆盖工段、车间、工厂企业甚至世界各地。当前，沟通领域也从最开始的最底层的设备的控制开始延伸到企业管理的各个层次当中。但是，由于工业系统本身来自不同的生产厂家和不同的技术平台，工业以太网技术以及多种现场总线在并存发展过程当中，同时PLC、数据采集板卡以及工业控制的计算机和DCS控制系统也在逐步的发展过程当中，所以工业生产技术目前也正面临着如何更好的解决系统当中不同技术之间的相互操作性以及方位的相关问题。

1　OPC UA技术的相关概述

OPC UA技术出现之前，通信接口规范基本上都是在微软的COM/DCOM技术之上的，而该平台最大的缺点就是局限性较大而且不够灵活。为了能够解决此问题，OPC基金组织在此基础上发布了全新的数据通信统一的方法也就是所说的OPC统一架构。

与之前的技术相比，OPC UA技术已经可以脱离DCOM技术的限制，其本身具有一个全新的面向服务的体系架构，通常指的就是SOA体系结构，把相应程序的不同功能单元通过接口和契约联系起来。截止目前，OPC UA技术已完全独立成为相关操作平台及嵌入式的自动组件之间的一个连接桥梁，该技术不受平台的限制，独立实现与服务的硬件平台，其基础组件是在信息建模以及数据的传输。在通信的安全性以及信息建模方面存在着巨大的优势。OPC UA基础上的信息模型已经完全脱离了传统观念上的特定协议映射，可以添加全新的协议，而且其系统内部也包含了比较丰富的信息模型，从而更加方便地为提供的相关数据建立全新的模型。以比较抽象的定义来对于OPC UA进行定义，其通常采用传输机制在服务器以及客户端之间来进行数据的交换。在这个背景下OPC UA客户端可以轻松地对最小的数据进行访问，并且不需要对于复杂系统的整个模型来进行了解［1］。而且，OPC UA还可以对串通的OPC功能进行成功覆盖。

也就是说，OPC UA技术是基于传统的OPC技术发展而来，OPC UA技术使得现场信息的采集与传输更具有实时性、安全性和可靠性，更有利于工厂生产底层与企业层面的传输和沟通，更有利于企业的生产掌控。

2　冶金设备的相关监测系统

冶金设备的监测系统主要由控制层、管理层以及现成设备层共同的组成。由于各类的传感器的性高以及底层的设备之间存在巨大的不同，可能会导致管理层、控制层与设备层之间通信存在一定的问题，而如今OPC UA技术的出现则很好地解决了跨平台的通信问题。工程师可以通过管理层的界面方便的对于现场设备的实时运行数据以及运行的状态进行掌握［2］，如果在操作的过程当中出现问题可以随时进行控制指令的发出，这依靠OPC UA的客户端就可以轻松实现。而控制层的主要任务则是对于管理层面发出的任务进行执行并且对于底层设备的运行信息来进行采集。其主要有基于OPCUA的服务器以及现场设备的检测点，如冶金设备的仪表、设备、传感器等共同组成。现场设备层则主要包括冶金工业的相关现场设备，比如锅炉、加热炉、轧机等设备。冶金设备的检测系统一方面对正常的系统设备进行数据采集并运用到相应程序连锁及后续控制中，进行检测同时也可以畸形连续的检测；另外一方面对于各种的设备出现异常状况时的实时检测功能，在此过程当中一旦出现意外情况，就可以第一时间的通过客户端来向相关操作或维护人员输送相关的数据状态，或者经过系统的相关逻辑自动处理的数据，而且其本身可以进行走动的控制和处理。这对于降低冶金现场的安全隐患具有十分重要的意义。

3　OPC UA在设备监测系统中的应用

3.1基于对现场设备状态信息采集

该系统需要对现场设备运行状态信息数据进行采集汇总，主要针对冶金现场生产线上的设备运行状态，如炉内温度、煤气压力及流量、锅炉液位、连铸坯钢温等信息状况，通过对现场设备的实时采集有利于生产的调控［3］，以及对现场设备状况的了解，避免设备运行故障，保障现场生产的顺行。通过系统采集现场设备实时数据，有利于操作人员及时了解现场设备动态，可减少人员的点检时间，减少工作劳动量，节约了大量成本。

3.2OPC UA服务器开发

OPC UA服务器主要针对现场底层的设备数据采集并通过一定的运算方法对数据进行优化及显示，并对其进行封装，这样可以一个客户端或者多个客户端使用一个统一的采集现场设备数据方法，对于现场设备简单的运行或者停止可直接有操作人员通过客户端实现，并由服务器执行操作的触发条件对现场设备进行控制和监控，从而达到对现场设备的操作与实时监控效果。本系统的设计是在Visual Studio 2010环境下编译设计完成的，并利用C++语言编写实现基于OPC UA技术的服务器。

4　现场实例应用

系统对现场设备组建设计完成后，通过运行整个系统可对现场设备进行动态实时监控，通过在客户端界面上选择不同的按键对相应的设备进行监控和实时数据传递，通过对加热炉燃烧系统实时数据和炉内温度状态为例，在客户端上点击“Connect”按键，客户端将会连接相应加热炉服务器对其设备运行状态进行实时检测，选择1#加热炉并点击“Read”按钮，可快速地执行读取服务器地址空间以及设备数据的命令，这样可看到1#加热炉内的各个区域的温度及各个烧嘴阀的运行状态，实现了对现场冶金设备的远程监控，当发现阀故障或者温度检测异常时，可对相应的区域进行处理操作，能及时修正该区域的异常状况，为设备顺行打下良好基础。

5　结束语

该系统采用的OPC UA接口，有利于现场设备管理层与控制层相互通信，方便工业生产的调控，有利于对设备状态的运行状态进行汇总，在现代工业生产中具有推广的价值。

［1］朱海欧，汪蓉，卢志刚，等．装饰材料中挥发性有机物检测技术的研究进展［J］．环境科学与技术，2011，34（9）：73-81．

［2］彭燕，沈照理，曹小安．室内空气中挥发性有机物污染研究现状［J］．环境科学与技术，2008，31（6）：51－57．

［3］张靖，邵敏，苏芳．北京市大气中挥发性有机物的组成特征［J］．环境科学研究，2004，17（5）：1-5．

App lication of UA OPC Technology in MetallurgicalEquipmentMonitoring Syste m

DUAN De-yi
（Shandong Iron and Steel Group Rizhao Co.，Ltd.，Rizhao Shandong 276800，China）

To monitor system for equipment in metallurgical field build based on OPC UA technology related specifications were necessary to study，to achieve the real-time monitoring the running state of the metallurgical equipment through the OPC UA server and client development，and to develop failure to deal with the relevant program.

UA OPC；server；client；metallurgy

TP29

B

1672-545X（2016）05-0227-02

2016-02-23

段德意（1981-），男，山东莱芜人，本科，工程师，从事冶金设备管理与开发。