第一篇：一種基于OPC與WebService技術(shù)的QCS數(shù)據(jù)集成方案3

一種基于OPC及WebService技術(shù)的QCS數(shù)據(jù)集成方案

陳挺，張乾亮

浙江中控技術(shù)股份有限公司，浙江杭州，310053

摘 要：本文詳細(xì)分析了造紙QCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)特點(diǎn)，提出了一種基于OPC及WebService技術(shù)的QCS數(shù)據(jù)集成方案，并介紹了基于該方案的系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)。基于該方案可與第三方系統(tǒng)無(wú)縫集成，降低系統(tǒng)集成投入，避免信息孤島，提高用戶對(duì)QCS信息系統(tǒng)的投資回報(bào)。關(guān)鍵詞：造紙，QCS，WebService，OPC；DCS

An Integration Solution for QCS Data Based on

OPC and WebService

Ting Chen, Qianliang Zhang Zhejiang SUPCON Technology Co., Ltd., Hangzhou, Zhejiang, 310053

Abstract: By analyzing the characteristics of the QCS data of papermaking system in detail, an integration solution for QCS system based on OPC and WebService is proposed, including the architecture and implementation.In view of the feasibility to seamlessly integrate this solution with the third part system, the proposed solution would be able to reduce the investment of the system integration and avoid information isolation, and thus ultimately improve the user’s ROI on the QCS information system.Keywords: Papermaking；QCS；WebService；OPC；DCS 引言

隨著造紙過程自動(dòng)化的迅速發(fā)展，造紙系統(tǒng)從最初的單參數(shù)基地式儀表發(fā)展到后來的氣動(dòng)、電動(dòng)單元組合式儀表，直到現(xiàn)在的結(jié)合計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的智能控制系統(tǒng)[1]。目前，造紙系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)組成部分：過程控制系統(tǒng)（PCS）、質(zhì)量控制系統(tǒng)（QCS）、紙機(jī)控制系統(tǒng)（MCS）、紙機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)、斷紙監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（WMS）、紙頁(yè)紙病檢驗(yàn)系統(tǒng)（WIS）、紙機(jī)監(jiān)視系統(tǒng)（MMS）[2]。

其中，QCS系統(tǒng)是主要針對(duì)造紙生產(chǎn)過程中的定量、水份等參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)和控制的系統(tǒng)，此外，根據(jù)紙機(jī)和紙種的不同，還包括對(duì)灰份、厚度、白度、勻度、色度、平滑度、涂布量等參數(shù)的測(cè)量和控制[3]。該系統(tǒng)不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約原材料、降低成本，更是提高自動(dòng)化程度和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要手段和措施，是造紙系統(tǒng)的核心組成部分之一。

QCS系統(tǒng)主要由計(jì)算機(jī)控制工作站、智能掃描架、傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制算法軟件等部分組成[4]。計(jì)算機(jī)控制工作站根據(jù)采集的現(xiàn)場(chǎng)信息，通過控制算法指導(dǎo)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)時(shí)的反饋調(diào)節(jié)，同時(shí)，組合成各種形式的顯示圖表，實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)、直觀的顯示，以供工藝人員分析。QCS數(shù)據(jù)對(duì)造紙生產(chǎn)過程非常關(guān)鍵，工程應(yīng)用中往往需要將QCS數(shù)據(jù)集成到DCS系統(tǒng)軟件以及上層信息管理系統(tǒng)中，以消除信息孤島，提升管理和控制水平，實(shí)現(xiàn)管控一體化。

本文將以在中控WebField ECS-700系統(tǒng)及過程信息管理系統(tǒng)軟件平臺(tái)PIMS中集成澳大利亞S-Tec公司QCS數(shù)據(jù)為例，提出了一種不同于傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的QCS數(shù)據(jù)系統(tǒng)集成設(shè)計(jì)開發(fā)方案。系統(tǒng)分析

要實(shí)現(xiàn)QCS系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)軟件、過程信息管理等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成，需要QCS系統(tǒng)以某種方式開放其數(shù)據(jù)。OPC（OLE for Process Control）是基于微軟公司的DNA（Distributed Internet Application）架構(gòu)和COM（Component Object Model）技術(shù)的一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，是一種客戶/服務(wù)器模式，具有語(yǔ)言無(wú)關(guān)性、易于集成性等優(yōu)點(diǎn)[5]。因此OPC接口是工業(yè)控制領(lǐng)域不同供應(yīng)商之間開放數(shù)據(jù)的應(yīng)用非常廣泛的標(biāo)準(zhǔn)接口，S-Tec公司的QCS系統(tǒng)就是采用這種技術(shù)來開放數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)上工業(yè)控制信息系統(tǒng)大多采用C/S架構(gòu)，在客戶端與服務(wù)端之間通過TCP/UDP實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，進(jìn)而需要定義一套私有數(shù)據(jù)通信協(xié)議，同時(shí)出于數(shù)據(jù)安全需要，在客戶端與服務(wù)端通信需要再實(shí)現(xiàn)一套私有數(shù)據(jù)加解密算法。如此勢(shì)必構(gòu)成一套相對(duì)封閉的通信系統(tǒng)。而第三方系統(tǒng)需要接入該數(shù)據(jù)也勢(shì)必需要在此基礎(chǔ)上進(jìn)行二次開發(fā)。該方案因其封閉性導(dǎo)致系統(tǒng)難以被其他異構(gòu)系統(tǒng)集成。

現(xiàn)實(shí)中需要QCS系統(tǒng)能夠與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)等其他第三方進(jìn)行數(shù)據(jù)集成。而在物理上QCS一般和生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)部署在不同的網(wǎng)絡(luò)，它們之間往往會(huì)有防火墻隔離；且生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)一般是基于Web軟件系統(tǒng)，中控的PIMS軟件即是如此?？紤]到各應(yīng)用的跨平臺(tái)異構(gòu)性，這種技術(shù)應(yīng)該具備跨平臺(tái)能力，并具有異構(gòu)系統(tǒng)集成能力。WebService作為一項(xiàng)新的技術(shù)，以其跨平臺(tái)、開放、簡(jiǎn)單、分布式等特點(diǎn)得到越來越廣泛的應(yīng)用[6]。它是一個(gè)平臺(tái)獨(dú)立的，松耦合的，自包含的、基于可編程的web的應(yīng)用程序，可使用開放的XML標(biāo)準(zhǔn)來描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序，是用于開發(fā)分布式的互操作的應(yīng)用程序。并且提供了平臺(tái)和語(yǔ)言無(wú)關(guān)性，可以輕松穿越防火墻，使得各個(gè)應(yīng)用之間具有高度的低耦合性，易于集成。因此本設(shè)計(jì)采用WebService技術(shù)作為通訊中間件為整套解決方案的數(shù)據(jù)通信提供服務(wù)。系統(tǒng)架構(gòu)及實(shí)現(xiàn)

基于以上分析，本文提出了一種基于OPC及WebService技術(shù)的QCS數(shù)據(jù)集成方案，其總體架構(gòu)如圖3.1所示。

圖3.1 QCS數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)架構(gòu)圖

本系統(tǒng)由三個(gè)組件構(gòu)成，分別是QC數(shù)據(jù)采集器、QCS數(shù)據(jù)服務(wù)以及QCS數(shù)據(jù)展現(xiàn)控件。

QCS數(shù)據(jù)采集器（QCSDataCollector）作為OPC客戶端，遠(yuǎn)程連接QCS系統(tǒng)的OPC服務(wù)器，從OPC服務(wù)器采集造紙生產(chǎn)過程中各參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)當(dāng)中。

QCS數(shù)據(jù)服務(wù)組件（QCSWebService）通過ADO技術(shù)訪問關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，并通過WebService標(biāo)準(zhǔn)通訊格式對(duì)外以SOAP協(xié)議提供數(shù)據(jù)服務(wù)，通過該服務(wù)可 3 以將QCS以開放的姿態(tài)為各異構(gòu)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)支撐?；谠搮f(xié)議可為不同客戶端提供數(shù)據(jù)服務(wù)，不論該系統(tǒng)采用何種語(yǔ)言和架構(gòu)，只需支持SOAP協(xié)議即可通過QCS數(shù)據(jù)服務(wù)組件獲取相應(yīng)QCS實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)。

QCS數(shù)據(jù)展現(xiàn)控件（QCSDataView）作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的ActiveX控件，既可用于桌面應(yīng)用程序，也可用于Web頁(yè)面。組態(tài)期可以通過其屬性頁(yè)的配置對(duì)其數(shù)據(jù)組名、位號(hào)名、Web服務(wù)器地址、端口、顯示形式等各項(xiàng)屬性進(jìn)行配置；運(yùn)行期控件會(huì)根據(jù)其屬性配置建立相應(yīng)數(shù)據(jù)的查詢請(qǐng)求，通過WebService提供的讀取遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)服務(wù)，獲取對(duì)應(yīng)位號(hào)的實(shí)時(shí)及歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。顯示效果如圖3.2所示。為了便于操作與觀察，該組件還實(shí)現(xiàn)了一系列對(duì)該控件操作的輔助功能，如：按下鼠標(biāo)左鍵會(huì)顯示距離鼠標(biāo)所在位置最近的一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫、縱坐標(biāo)值；在數(shù)據(jù)區(qū)按下鼠標(biāo)右鍵并拖動(dòng)會(huì)放大鼠標(biāo)選中區(qū)域內(nèi)的部分?jǐn)?shù)據(jù)；在非數(shù)據(jù)區(qū)按下鼠標(biāo)右鍵可以修改控件縱坐標(biāo)跨度值等。

圖3.2 QCS數(shù)據(jù)展現(xiàn)控件顯示界面

該方案采用OPC技術(shù)，借助其規(guī)范統(tǒng)一的接口函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)QCS數(shù)據(jù)采集器與不同廠商、不同型號(hào)的造紙掃描架進(jìn)行集成，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程讀取掃描架各位號(hào)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的功能，不僅易于系統(tǒng)的集成，而且提高了代碼的可重用性，無(wú)需重復(fù)開發(fā)即可實(shí)現(xiàn)QCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。

QCS數(shù)據(jù)服務(wù)采用WebService技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨平臺(tái)、跨語(yǔ)言QCS數(shù)據(jù)提供服務(wù)，不僅降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度及耦合度，而且提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可重用性?？煞奖愕谋坏谌疆悩?gòu)系統(tǒng)無(wú)縫集成。

該方案通過采用OPC、WebService以及ADO等多項(xiàng)技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了QCS數(shù)據(jù)接入DCS系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了QCS數(shù)據(jù)在DCS的監(jiān)控中以曲線或柱狀圖的形式動(dòng)態(tài)的、直觀的展示。如圖3.3所示，即QCSDataView控件在DCS流程圖中應(yīng)用并實(shí)時(shí)顯示QCS數(shù)據(jù)的監(jiān)控畫面。

圖3.3 QCS數(shù)據(jù)展現(xiàn)控件在DCS中顯示QCS數(shù)據(jù) 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文提出了一種基于OPC及WebService技術(shù)的QCS數(shù)據(jù)集成技術(shù)方案。該方案具有易于集成性、高穩(wěn)定性、低耦合度及代碼重用性等優(yōu)點(diǎn)，成功實(shí)現(xiàn)了DCS與生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)PIMS等異構(gòu)系統(tǒng)的無(wú)縫集成，為造紙行業(yè)的用戶提供了更加高效、可靠的解決方案，降低系統(tǒng)集成投入，避免信息孤島，提高用戶對(duì)QCS信息系統(tǒng)的投資回報(bào)，真正實(shí)現(xiàn)造紙行業(yè)的管控一體化。

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陳挺，1981年出生，男，浙江溫州人，2003年畢業(yè)于浙江大學(xué)電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)，獲學(xué)士學(xué)位；2011年畢業(yè)于浙江大學(xué)工商管理專業(yè)，獲碩士學(xué)位。從事自動(dòng)化及信息化軟件研發(fā)工作。

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