OPC在生料质量控制系统中的应用

OPC在生料质量控制系统中的应用摘要：OPC是为了解决不同厂商之间的控制系统之间的数据交换而发展起来的一个技术规范。

生料质量控制系统(RMQCS)通过OPC标准接口，与不同厂商的工厂DCS进行数据交换，实现了更改配比、监视配料系统、断料补偿等配料控制过程中的应用，减少了开发成本和维护成本，大幅度提高了软件性能。

关键字：OPC QCX 生料质量控制系统1 引言水泥生产过程中，生料的化学成分及其物理特性，决定了生料的易烧性，对窑系统的稳定、熟料质量有着重要的影响，因此水泥生产中对生料的质量的控制是至关重要的。

生料化学性质，一般以生料的三个率值（LSF/KH、SM、IM）作为其表征。

在实际生产中，水泥生料的化学成分控制，一般都以这三个率值为目标进行控制，而不是仅控制其中某个元素。

出磨生料的成分（或三率值），不但与原料成分关系密切，还受生产过程中许多设备运行状况的影响，例如配料秤配料是否正常、磨机产量、磨机工况、配料库料位高度等因素的变化，都会对出磨生料的成分产生影响。

生料质量控制系统(以下简称RMQCS)，不但要有良好的数学模型，对配料过程中原料成分所发生的变化进行修正原料配比，而且要对配料秤的实际的累积配料量的偏差进行补偿，同时还要密切关注磨机产量、原料配料库料位等参数素的变化，才能获得更好的控制效果。

因此，生料质量控制系统就必须能从生产过程控制系统中即时获取相关数据，并且在必要的时候对某些数据作出调整。

不同水泥企业所使DCS系统中硬件、软件的不同，给生料质量控制系统的开发带来了很大困难。

如果针对每一个DCS平台或每种配料设备开发一套系统，不但开发成本高，而且后期的升级和维护也将变得非常困难。

OPC的出现，使得只要遵照OPC统一的规范接口开发软件，就可以与不同厂家DCS平台交换数据，大大简化了开发过程，提升了数据交换的性能。

2 通过OPC实现与DCS的数据交换2.1 OPC简介OPC是Object Linking and Embedding（OLE）for Process Control的缩写，它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制中的应用。

OPC以OLE/COM/DCOM技术为基础，采用了Client/Server模式，为工业自动化软件面向对象的开发提供了统一的标准。

OPC标准中规定了一套接口、对象属性方法的标准集合，包括数据访问、报警和事件、安全性、历史数据等多个方面的标准规范。

OPC技术的实现包括OPC服务器和OPC客户端。

OPC服务器完成的工作就是收集现场设备的数据信息，然后通过标准的OPC接口传送给OPC客户端应用。

OPC客户端则通过标准的OPC接口接收数据信息，并作出相应处理，再反馈给OPC服务器。

采用OPC标准后，DCS厂商将为自己的产品开发出OPC接口程序，用户只要遵循统一OPC接口的标准，就可以实现与DCS系统间数据交换。

用户可以根据自己在实际应用中的需求，自行编写软件来扩充DCS 平台的功能。

不同厂商的自动化控制软件，只要都按照OPC标准也可以实现数据互通。

2.2 RMQCS与DCS系统交换数据的实现OPC定义了一套标准的API函数，用户只要使用这些借口函数就能够对OPCServer进行访问。

因为直接调用API函数容易出错并且很繁琐，一般用户并不直接调用这些借口函数，而是调用厂商已经封装好的AtiveX 动态链接库，就可以便捷地访问OPCServer。

下面以VB为例，介绍如何编程访问OPCServer。

2.2.1 安装并添加OPC ActiveX dll的引用一般情况下，厂商在提供OPC Server支持的同时，也提供了OPC Client的测试软件，安装客户端软件后，就会安装好OPC客户端运行所需要的文件并注册OPC组件，如果没有客户端软件，可以按照OPC规范中方法自己手工安装并注册OPC组件。

为了能够在VB中使用已经封装好的ActiveX Dll，首先要在VB工程中添加对ActiveX Dll的引用。

OPC组织提供的ActiveX Dll的引用名称为“OPC Automation 2.0”，不同DCS厂商提供的dll，引用名称有所不同，如Siemens的dll引用名称是“Siemens OPC DAAutomation 2.0”。

2.2.2 使用OPC对象访问数据访问OPC Server时常用的OPC对象是OPCServer、OPCGroups、OPCGroup、OPCItem，利用对象的属性和方法就可以连接到OPC Server，添加OPCGroup，在OPCGroup中添加OPCItem，通过OPCGroup_DataChange事件来获取实时数据。

VB编程及说明如下：Option Base 1Private WithEvents MyOpcServer As OPCServerPrivate WithEvents MyOPCGroup As OPCGroupPrivate ClientHandles(2) As LongPrivate ServerHandles() As LongPrivate Errors() As LongPrivate ItemIDs(2) As String '存放变量名Private Values() As VariantPrivate TagValue1 ,TagValue2 …我们所需要访问的数据'连接OPCServer的函数Private Function ConnectOPCServer（）as booleamDim ProgID as string,ServerName as stringProgID = "OPCServer.WinCC" …ProgID由OPC Server所规定ServerName = "192.168.1.28" …OPCServer的主机名称或者IPSet MyOpcServer = New OPCServer …创建新的OPCServer实体MyOpcServer.Connect ProgID, ServerName …用Connect方法连接OPC服务器，如果连接不成功将会出错，程序中在这里还应该增加容错处理Set MyOPCGroup = MyOpcServer.OPCGroups.Add("MyGroup1") …创建新的OPCGroup的实体 MyOPCGroup.IsSubscribed = TrueItmeIDs(1)=”TagName1”…设定所访问的OPC服务器上的变量名称ClientHandles(1)=1 …设定OPC客户端的句柄ItmeIDs(2)=”TagName2”ClientHandles(2)=2MyOPCGroup.OPCItems.AddItems 2, ItemIDs, ClientHandles, ServerHandles, Errors …用OPCItems的AddItems方法添加OPCItem…如果OPCItem没有添加成功则返回错误For i=1 to 2If errors(i)<>0 thenConnectOPCServer = FalseExit FunctionEnd ifNextConnectOPCServer=TrueEnd Function…当OPCGroup中的OPCItem的值发生，将引发DataChange事件,返回变化数据的值等Private Sub MyOPCGroup_DataChange(ByVal TransactionID As Long, ByVal NumItems As Long, ClientHandles() As Long, ItemValues() As Variant, Qualities() As Long, TimeStamps() As Date) Dim i As IntegerFor i = 1 To NumItemsSelect Case ClientHandles(i)Case 1TagValue1=ItemValues(i) …获取变化后的数据Case 2TagValue2=ItemValues(i) …获取变化后的数据End SelectNextEnd Sub调用ConnectOPCServer函数，程序连接所指定ProgID和主机名称的OPC Server，并创建一个OPCGroup，给OPCGroup中添加OPCItem，当OPCItem的数据值发生变化时，就会引发OPCGroup_DataChange事件，返回变化后的数据值、TimeStamp和Quality。

3 RMQCS通过OPC所实现的功能通过OPC访问DCS中的即时生产数据，RMQCS扩展出以下一些功能，并且在实际运用中获得了很好的效果。

3.1 配料补偿RMQCS通过OPC获取各配料秤的累积值，在每个配料周期将各秤累积配料重量转换成各秤的配比，就可以知道各个配料秤是否堵料，如果出现堵料，还能通过调整各秤的给定配比进行补偿，使得在每一个配料调整周期内，配料秤的累积配入各种原料的重量都能符合系统计算出的设计配比。

3.2 使用实际配比计算在不能获取配料秤的实时数据前，配料调整时只能假定每个配料周期内都能按设计值完成给定配比，实际生产中常常会发生堵料等情况，使得实际配比不能达到设计值，如果此时仍然用给定的配比代入计算进行配比调整，将会出现较大误差。

通过OPC Server获取各秤的实际喂入磨机的数据后，在每个配料周期测定生料成分后调整配比时，可以采用实际值进行运算，能明显提高调整的准确性。

3.3 监视及报警在实际生产过程中，除了原料成分发生变化会影响生料成分外，很多实际生产中工艺条件变化，也对出磨生料成分有很大影响。

下表表明了当磨机产量从250t/h调整到120t/h，各配料秤配比相同时的流量的变化。

当各秤流量很大时，每个秤不一定都能很好地按照线性关系减少，当某个配料秤偏多或偏少时，实际的配比将发生很大变化。

笔者在亚洲水泥调试时发现，在采用Phister秤配料时，产量由280t/h减少到150t/h时，为了达到同样的率值控制目标，石灰石要相差到5%之多。

此外磨机产量的大幅度变化将明显影响磨机工况，对出磨生料的成分影响也非常严重。

在配料时，如果配料库料位保持不好，可能会发生离析现象，导致入磨原料成分发生严重变化，从而影响生料成分。

从以上分析可以看出，除了原料成分和配比外，生产过程中很多因素都会造成生料成分的波动，尽管RMQCS 并不能对此直接进行干涉或者跳着，但RMQCS可以对容易造成生料成分波动的生产参数进行监视，并在参数异常时报警提示，以便操作人员掌握实际生产状况。