基于OPC技术的实时控制系统研究与应用
|
摘要
随着计算机技术和系统概念的发展，过程控制系统发展到流程工业综合自动化系统，包括过程控制系统，生产过程制造执行系统和企业资源管理三部分。不管在单纯的过程控制系统还是流程工业综合自动化系统，都是一个实时性要求很高的系统，本文就实时控制系统进行了研究和设计，总共分为两部分：
1．关于实时数据采集技术。详细阐述了以COM为基础的OPC数据读取规范以及定义的各种接口和方法。针对传统工业过程系统中存在的不足，提出了运用OPC技术，实现一种通用的、开放的、标准的数据采集方法。给出了OPC客户端的具体实现，并提出了一个基于OPC技术的工业过程控制系统应用框架。
2．关于实时数据管理技术。为提高系统实时性和历史数据的高性能管理，提出了实时数据库技术，实时数据库技术和关系数据库相互结合应用。详细阐述了实时数据库的时间相关性，并在OPC技术的基础上提出了一个以实时数据库为核心的控制系统结构框架。详细设计了实时数据数据结构，数据采集过程，数据转存过程和数据写过程，具体说明了实时数据库的实现方式——内存数据库的数据管理、数据结构和接口设计3方面的细节问题。并以杭州某危险废物焚烧系统为背景，给出了过程实时系统的工程应用。
With the development of the Computer Technology and the Concept of the System, Process Control System develops to the Computer Integrated Automation System, including Process Control System, Manufacture Execute System and Enterprise.Resources Planning. Any system of these two is a system requiring high Real-time Performance. This dissertation has researched and designed on real-time control system which includes two parts :
Firstly, about the technology of Real-time Data Access. The thesis describes the OPC Data Access rules, interfaces and methods based on COM technology, brings out a method of applying OPC rules to implement a universal, open and standard method, presents an implementing scheme of OPC Client and gives out a industry process control system frame based on OPC at last.
Secondly, about the data management of real-time data technology. In order, "to improve the real-time performance of system and the performance of historical data management, the thesis presents the real-time database technology. The thesis describes a real-time control system frame which is based on OPC and real-time database, designs the real-time data structure, the procedure of data access, the procedure of storing historical data and the procedure of writing data to device, and explains the implement of the real-time database-memory database on the data management, data structure and interface design in details. At last the thesis gives out the application of the design frame on Hazardous Waste Combustion Disposal System.
1．关于实时数据采集技术。详细阐述了以COM为基础的OPC数据读取规范以及定义的各种接口和方法。针对传统工业过程系统中存在的不足，提出了运用OPC技术，实现一种通用的、开放的、标准的数据采集方法。给出了OPC客户端的具体实现，并提出了一个基于OPC技术的工业过程控制系统应用框架。
2．关于实时数据管理技术。为提高系统实时性和历史数据的高性能管理，提出了实时数据库技术，实时数据库技术和关系数据库相互结合应用。详细阐述了实时数据库的时间相关性，并在OPC技术的基础上提出了一个以实时数据库为核心的控制系统结构框架。详细设计了实时数据数据结构，数据采集过程，数据转存过程和数据写过程，具体说明了实时数据库的实现方式——内存数据库的数据管理、数据结构和接口设计3方面的细节问题。并以杭州某危险废物焚烧系统为背景，给出了过程实时系统的工程应用。
With the development of the Computer Technology and the Concept of the System, Process Control System develops to the Computer Integrated Automation System, including Process Control System, Manufacture Execute System and Enterprise.Resources Planning. Any system of these two is a system requiring high Real-time Performance. This dissertation has researched and designed on real-time control system which includes two parts :
Firstly, about the technology of Real-time Data Access. The thesis describes the OPC Data Access rules, interfaces and methods based on COM technology, brings out a method of applying OPC rules to implement a universal, open and standard method, presents an implementing scheme of OPC Client and gives out a industry process control system frame based on OPC at last.
Secondly, about the data management of real-time data technology. In order, "to improve the real-time performance of system and the performance of historical data management, the thesis presents the real-time database technology. The thesis describes a real-time control system frame which is based on OPC and real-time database, designs the real-time data structure, the procedure of data access, the procedure of storing historical data and the procedure of writing data to device, and explains the implement of the real-time database-memory database on the data management, data structure and interface design in details. At last the thesis gives out the application of the design frame on Hazardous Waste Combustion Disposal System.
引文
[1]马国华．监控组态软件及其应用．北京：清华大学出版社．，2002年
[2]OPC Foundation. OPC Overview Version 1.0, 1998
[3]OPC Foundation. OPCda205a_cust6 Version 2.05, 2002
[4]林跃．张彦武．OPC技术及其在工控组态软件中的应用．基础自动化．2001年4月第8卷第2期
[5]蔡翔云．郑小虎．姜麟．OPC规范及开发应用．昆明理工大学学报．2002年6月第27卷第3期
[6]李炎新．邢建春等．COM中连接点及其在OPC数据采集中的应用．工业控制计算机．2000年13卷第5期
[7]曹贺锋．石雄．杨利民．COM技术在多种编程环境中的应用．微型机与应用．2002年第7期
[8]申应海．张鹏．COM／DCOM在仿真软件开发中的应用．计算机仿真．2002年9月第19卷第5期
[9]刘先省．楚艳萍．COM组件的客户／服务器模型．河南大学学报(自然科学版)．2002年9月第32卷第3期
[10]邢德奇．COM组件线程管理模型解析．电子测量技术．2002年第6期
[11]左亚尧．舒忠梅．软件组件的互操作性和透明性．计算机应用研究．2002年第10期
[12]肖群．刘云生．李国徽．实时内存数据库的内外存交换．计算机与数字工程．1999年第27卷第4期
[13]李国徽．刘云生．实时数据库并发控制小型微型计算机系统．2001年12月第22卷第12期
[14]宴立．实时数据库系统RTDB的设计．江苏理工大学学报(自然科学版)．2000年3月第21卷第2期
[15]李国徽．吴少春．刘云生．实时数据库事务．计算机与数字工程．1997年第25卷
[16]胡国玲．刘云生．彭嘉雄．内存数据库系统的恢复技术．华中理工大学学报．1996年3月第24卷第3期
[17]刘云生．李国徽．肖群．实时内存数据库的数据交换策略及评价．计算机研究与
发展．1999年7月第36卷第7期
[18]马国华．实时数据库及其管理系统．自动化博览
[19]Anindya Datta.Sarit Mukherjee.Igor R.Viguier.Buffer management in real-time active database systems.The Journal of Systems arid software 42(1998)227-246
[20]ROHAN F.M. ARANHA.Venkatesh Ganti.etc.Implementation of a Real-time Database System.Information Systems Vol.21,No.1,pp.55-74,1998
[21]Ozgur Ulusoy.Alejandro Buchmann.A Real-time Concurrency Control Protocol for Main-memory Database Systems.Information Systems Vol.23, No.2,pp.109-125,1998
[22]黄锡伟．毕厚杰．关系型数据库和对象数据库范式和操作研究．小型微型计算机系统．1997年11月第18卷第11期
[23]陈剑锋．何星．李根蔚．基于OLEDB的通用数据访问接口的实现．微型电脑应用．2003年第19卷第3期
[24]曹双贵．基于面向对象的关系型数据库模型在工程数据库系统中的应用．计算机时代．2002年第6期
[25]石艳玲．面向对象分析技术在关系型数据库设计中的应用．计算机工程．2000年8月第26卷第8期
[26]郝萤等．数据库技术与数据库产品性能综述．北京建筑工程学院学报．1999年12月第3、4期
[27]潘爱民．王国印．Visual C++技术内幕．北京：清华大学出版社，1999年
[28]Dale Rogerson著．杨秀章．江英译．COM技术内幕．北京：清华大学出版社，
[29]潘爱民．COM原理与应用．北京：清华大学出版社，1999年
[30]王育钢．陈未如．基于OPC的过程控制软件．沈阳化工学院学报．2000年6月第14卷第2期
[31]季胜鹏．林中达．基于OPC规范的客户／服务器模型设计．电力自动化设备．2002年11月第22卷第11期
[32]全新建．林中达．基于OPC规范的客户／服务器数据访问机制与实现．工业控制结算机．2002年第15卷第5期
[33]陆会明．白焰等．过程控制软件标准接口剖析(2)——OPC技术的核心：COM．现
代电力．2002年4月第19卷第2期
[34]秦学礼．过程系统工程与集约化经营的现在和未来．微计算机信息．2001年第17卷第12期
[35]孙鹤旭．花季伟等．流程工业中的信息集成系统．电工技术杂志．2002年第10期
[36]范全义．王雄等．实现综合自动化是流程工业发展趋势．世界仪表与自动化．2001年7月
[37]褚健．孙优贤．流程工业综合自动化技术发展的思考．
[38]胡强．赵英凯．OPC技术在DCS与工厂管理网数据通讯中的应用．工业仪表与自动化装置．2002年第3期
[39]杜永春．程光坤等．火电厂实时数据库监控信息系统的应用．华东电力．2002年第12期
[40]胡武．毕建权等．计算机监控软件中实时数据库系统的研制．测控技术．2000年19卷第2期
[41]王成光．苏宏业．褚键．石化企业大型实时数据库系统的结构设计．化工自动化及仪表．2002，29(5)：7～11
[42]王成光．苏宏业．褚键．流程工业实时数据库数据管理模型设计．浙江大学学报(工学版)．2003年3月第37卷第2期
[43]赵光煜．赵平．实时数据库的现状及发展趋势．天津农学院学报．2002年9月第9卷第3期
[44]ROHAN F.M. ARANHA,VENKATESH OANTI. etc. IMPLEMENTATION OF A REAL-TIME DATABASE SYSTEM. Information Systems.Vol.21, No. 1
[45]彭宏．杜永春．实时数据库及在电厂集成自动化系统中的应用．信息技术．2003年2月第27卷第2期
[46]陶志祥．黄卫．实时数据库技术在高速公路事件管理中的应用．土木工程学报．2003年1月第36卷第1期
[47]宴立．实时数据库系统RTDB的设计．江苏理工大学学报(自然科学版)．2000年3月第21卷第2期
[48]程正群．钱积新．一种分布式过程实时数据库的设计．化工自动化及仪表．1999年26(5)：36～38
[49]刘云生．K．Ramamritham．J．Stankovic．关于实时数据库事务．软件学报．1995年10月第6卷第10期
[50]刘云生．卢炎生．王道忠．实时数据库系统(RTDB)及其特征．华中理工大学学报．1994年6月第22卷第6期
[51]A.D.Patil and A.V.Shekdar.Health-care waste management in India.Journal of Environmental Management(2001)63,211-220
[52]C.A.Boyle.Solid waste management in New Zealand.Waste Management 20(2000)517-526
[2]OPC Foundation. OPC Overview Version 1.0, 1998
[3]OPC Foundation. OPCda205a_cust6 Version 2.05, 2002
[4]林跃．张彦武．OPC技术及其在工控组态软件中的应用．基础自动化．2001年4月第8卷第2期
[5]蔡翔云．郑小虎．姜麟．OPC规范及开发应用．昆明理工大学学报．2002年6月第27卷第3期
[6]李炎新．邢建春等．COM中连接点及其在OPC数据采集中的应用．工业控制计算机．2000年13卷第5期
[7]曹贺锋．石雄．杨利民．COM技术在多种编程环境中的应用．微型机与应用．2002年第7期
[8]申应海．张鹏．COM／DCOM在仿真软件开发中的应用．计算机仿真．2002年9月第19卷第5期
[9]刘先省．楚艳萍．COM组件的客户／服务器模型．河南大学学报(自然科学版)．2002年9月第32卷第3期
[10]邢德奇．COM组件线程管理模型解析．电子测量技术．2002年第6期
[11]左亚尧．舒忠梅．软件组件的互操作性和透明性．计算机应用研究．2002年第10期
[12]肖群．刘云生．李国徽．实时内存数据库的内外存交换．计算机与数字工程．1999年第27卷第4期
[13]李国徽．刘云生．实时数据库并发控制小型微型计算机系统．2001年12月第22卷第12期
[14]宴立．实时数据库系统RTDB的设计．江苏理工大学学报(自然科学版)．2000年3月第21卷第2期
[15]李国徽．吴少春．刘云生．实时数据库事务．计算机与数字工程．1997年第25卷
[16]胡国玲．刘云生．彭嘉雄．内存数据库系统的恢复技术．华中理工大学学报．1996年3月第24卷第3期
[17]刘云生．李国徽．肖群．实时内存数据库的数据交换策略及评价．计算机研究与
发展．1999年7月第36卷第7期
[18]马国华．实时数据库及其管理系统．自动化博览
[19]Anindya Datta.Sarit Mukherjee.Igor R.Viguier.Buffer management in real-time active database systems.The Journal of Systems arid software 42(1998)227-246
[20]ROHAN F.M. ARANHA.Venkatesh Ganti.etc.Implementation of a Real-time Database System.Information Systems Vol.21,No.1,pp.55-74,1998
[21]Ozgur Ulusoy.Alejandro Buchmann.A Real-time Concurrency Control Protocol for Main-memory Database Systems.Information Systems Vol.23, No.2,pp.109-125,1998
[22]黄锡伟．毕厚杰．关系型数据库和对象数据库范式和操作研究．小型微型计算机系统．1997年11月第18卷第11期
[23]陈剑锋．何星．李根蔚．基于OLEDB的通用数据访问接口的实现．微型电脑应用．2003年第19卷第3期
[24]曹双贵．基于面向对象的关系型数据库模型在工程数据库系统中的应用．计算机时代．2002年第6期
[25]石艳玲．面向对象分析技术在关系型数据库设计中的应用．计算机工程．2000年8月第26卷第8期
[26]郝萤等．数据库技术与数据库产品性能综述．北京建筑工程学院学报．1999年12月第3、4期
[27]潘爱民．王国印．Visual C++技术内幕．北京：清华大学出版社，1999年
[28]Dale Rogerson著．杨秀章．江英译．COM技术内幕．北京：清华大学出版社，
[29]潘爱民．COM原理与应用．北京：清华大学出版社，1999年
[30]王育钢．陈未如．基于OPC的过程控制软件．沈阳化工学院学报．2000年6月第14卷第2期
[31]季胜鹏．林中达．基于OPC规范的客户／服务器模型设计．电力自动化设备．2002年11月第22卷第11期
[32]全新建．林中达．基于OPC规范的客户／服务器数据访问机制与实现．工业控制结算机．2002年第15卷第5期
[33]陆会明．白焰等．过程控制软件标准接口剖析(2)——OPC技术的核心：COM．现
代电力．2002年4月第19卷第2期
[34]秦学礼．过程系统工程与集约化经营的现在和未来．微计算机信息．2001年第17卷第12期
[35]孙鹤旭．花季伟等．流程工业中的信息集成系统．电工技术杂志．2002年第10期
[36]范全义．王雄等．实现综合自动化是流程工业发展趋势．世界仪表与自动化．2001年7月
[37]褚健．孙优贤．流程工业综合自动化技术发展的思考．
[38]胡强．赵英凯．OPC技术在DCS与工厂管理网数据通讯中的应用．工业仪表与自动化装置．2002年第3期
[39]杜永春．程光坤等．火电厂实时数据库监控信息系统的应用．华东电力．2002年第12期
[40]胡武．毕建权等．计算机监控软件中实时数据库系统的研制．测控技术．2000年19卷第2期
[41]王成光．苏宏业．褚键．石化企业大型实时数据库系统的结构设计．化工自动化及仪表．2002，29(5)：7～11
[42]王成光．苏宏业．褚键．流程工业实时数据库数据管理模型设计．浙江大学学报(工学版)．2003年3月第37卷第2期
[43]赵光煜．赵平．实时数据库的现状及发展趋势．天津农学院学报．2002年9月第9卷第3期
[44]ROHAN F.M. ARANHA,VENKATESH OANTI. etc. IMPLEMENTATION OF A REAL-TIME DATABASE SYSTEM. Information Systems.Vol.21, No. 1
[45]彭宏．杜永春．实时数据库及在电厂集成自动化系统中的应用．信息技术．2003年2月第27卷第2期
[46]陶志祥．黄卫．实时数据库技术在高速公路事件管理中的应用．土木工程学报．2003年1月第36卷第1期
[47]宴立．实时数据库系统RTDB的设计．江苏理工大学学报(自然科学版)．2000年3月第21卷第2期
[48]程正群．钱积新．一种分布式过程实时数据库的设计．化工自动化及仪表．1999年26(5)：36～38
[49]刘云生．K．Ramamritham．J．Stankovic．关于实时数据库事务．软件学报．1995年10月第6卷第10期
[50]刘云生．卢炎生．王道忠．实时数据库系统(RTDB)及其特征．华中理工大学学报．1994年6月第22卷第6期
[51]A.D.Patil and A.V.Shekdar.Health-care waste management in India.Journal of Environmental Management(2001)63,211-220
[52]C.A.Boyle.Solid waste management in New Zealand.Waste Management 20(2000)517-526