一种基于OPC与WebService技术的QCS数据集成方案3

第一篇：一种基于OPC与WebService技术的QCS数据集成方案3

一种基于OPC及WebService技术的QCS数据集成方案

陈挺，张乾亮

浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053

摘 要：本文详细分析了造纸QCS系统的数据特点，提出了一种基于OPC及WebService技术的QCS数据集成方案，并介绍了基于该方案的系统架构及实现。基于该方案可与第三方系统无缝集成，降低系统集成投入，避免信息孤岛，提高用户对QCS信息系统的投资回报。关键词：造纸，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

随着造纸过程自动化的迅速发展，造纸系统从最初的单参数基地式仪表发展到后来的气动、电动单元组合式仪表，直到现在的结合计算机控制技术的智能控制系统[1]。目前，造纸系统主要包括以下几个组成部分：过程控制系统（PCS）、质量控制系统（QCS）、纸机控制系统（MCS）、纸机传动系统、断纸监测系统（WMS）、纸页纸病检验系统（WIS）、纸机监视系统（MMS）[2]。

其中，QCS系统是主要针对造纸生产过程中的定量、水份等参数进行在线监测和控制的系统，此外，根据纸机和纸种的不同，还包括对灰份、厚度、白度、匀度、色度、平滑度、涂布量等参数的测量和控制[3]。该系统不仅可以提高产品质量、节约原材料、降低成本，更是提高自动化程度和企业经济效益的重要手段和措施，是造纸系统的核心组成部分之一。

QCS系统主要由计算机控制工作站、智能扫描架、传感器、执行机构和控制算法软件等部分组成[4]。计算机控制工作站根据采集的现场信息，通过控制算法指导执行机构进行实时的反馈调节，同时，组合成各种形式的显示图表，实时、动态、直观的显示，以供工艺人员分析。QCS数据对造纸生产过程非常关键，工程应用中往往需要将QCS数据集成到DCS系统软件以及上层信息管理系统中，以消除信息孤岛，提升管理和控制水平，实现管控一体化。

本文将以在中控WebField ECS-700系统及过程信息管理系统软件平台PIMS中集成澳大利亚S-Tec公司QCS数据为例，提出了一种不同于传统实现的QCS数据系统集成设计开发方案。系统分析

要实现QCS系统与DCS系统软件、过程信息管理等系统的数据集成，需要QCS系统以某种方式开放其数据。OPC（OLE for Process Control）是基于微软公司的DNA（Distributed Internet Application）架构和COM（Component Object Model）技术的一个工业标准，是一种客户/服务器模式，具有语言无关性、易于集成性等优点[5]。因此OPC接口是工业控制领域不同供应商之间开放数据的应用非常广泛的标准接口，S-Tec公司的QCS系统就是采用这种技术来开放数据。

传统上工业控制信息系统大多采用C/S架构，在客户端与服务端之间通过TCP/UDP实现数据交互，进而需要定义一套私有数据通信协议，同时出于数据安全需要，在客户端与服务端通信需要再实现一套私有数据加解密算法。如此势必构成一套相对封闭的通信系统。而第三方系统需要接入该数据也势必需要在此基础上进行二次开发。该方案因其封闭性导致系统难以被其他异构系统集成。

现实中需要QCS系统能够与生产管理信息系统等其他第三方进行数据集成。而在物理上QCS一般和生产管理信息系统部署在不同的网络，它们之间往往会有防火墙隔离；且生产管理信息系统一般是基于Web软件系统，中控的PIMS软件即是如此。考虑到各应用的跨平台异构性，这种技术应该具备跨平台能力，并具有异构系统集成能力。WebService作为一项新的技术，以其跨平台、开放、简单、分布式等特点得到越来越广泛的应用[6]。它是一个平台独立的，松耦合的，自包含的、基于可编程的web的应用程序，可使用开放的XML标准来描述、发布、发现、协调和配置这些应用程序，是用于开发分布式的互操作的应用程序。并且提供了平台和语言无关性，可以轻松穿越防火墙，使得各个应用之间具有高度的低耦合性，易于集成。因此本设计采用WebService技术作为通讯中间件为整套解决方案的数据通信提供服务。系统架构及实现

基于以上分析，本文提出了一种基于OPC及WebService技术的QCS数据集成方案，其总体架构如图3.1所示。

图3.1 QCS数据集成系统架构图

本系统由三个组件构成，分别是QC数据采集器、QCS数据服务以及QCS数据展现控件。

QCS数据采集器（QCSDataCollector）作为OPC客户端，远程连接QCS系统的OPC服务器，从OPC服务器采集造纸生产过程中各参数的实时数据，并将采集到的数据转储到关系数据库当中。

QCS数据服务组件（QCSWebService）通过ADO技术访问关系数据库，并通过WebService标准通讯格式对外以SOAP协议提供数据服务，通过该服务可 3 以将QCS以开放的姿态为各异构系统提供数据支撑。基于该协议可为不同客户端提供数据服务，不论该系统采用何种语言和架构，只需支持SOAP协议即可通过QCS数据服务组件获取相应QCS实时/历史数据。

QCS数据展现控件（QCSDataView）作为一个标准的ActiveX控件，既可用于桌面应用程序，也可用于Web页面。组态期可以通过其属性页的配置对其数据组名、位号名、Web服务器地址、端口、显示形式等各项属性进行配置；运行期控件会根据其属性配置建立相应数据的查询请求，通过WebService提供的读取远程数据库数据服务，获取对应位号的实时及历史数据进行显示。显示效果如图3.2所示。为了便于操作与观察，该组件还实现了一系列对该控件操作的辅助功能，如：按下鼠标左键会显示距离鼠标所在位置最近的一个数据点对应的横、纵坐标值；在数据区按下鼠标右键并拖动会放大鼠标选中区域内的部分数据；在非数据区按下鼠标右键可以修改控件纵坐标跨度值等。

图3.2 QCS数据展现控件显示界面

该方案采用OPC技术，借助其规范统一的接口函数，可以实现QCS数据采集器与不同厂商、不同型号的造纸扫描架进行集成，进而实现远程读取扫描架各位号实时数据的功能，不仅易于系统的集成，而且提高了代码的可重用性，无需重复开发即可实现QCS系统的数据采集。

QCS数据服务采用WebService技术实现了跨平台、跨语言QCS数据提供服务，不仅降低了系统的复杂度及耦合度，而且提高了系统的稳定性及可重用性。可方便的被第三方异构系统无缝集成。

该方案通过采用OPC、WebService以及ADO等多项技术，成功实现了QCS数据接入DCS系统，实现了QCS数据在DCS的监控中以曲线或柱状图的形式动态的、直观的展示。如图3.3所示，即QCSDataView控件在DCS流程图中应用并实时显示QCS数据的监控画面。

图3.3 QCS数据展现控件在DCS中显示QCS数据 结语

综上所述，本文提出了一种基于OPC及WebService技术的QCS数据集成技术方案。该方案具有易于集成性、高稳定性、低耦合度及代码重用性等优点，成功实现了DCS与生产管理信息系统PIMS等异构系统的无缝集成，为造纸行业的用户提供了更加高效、可靠的解决方案，降低系统集成投入，避免信息孤岛，提高用户对QCS信息系统的投资回报，真正实现造纸行业的管控一体化。

参考文献

[1] 胡松，潘力，QCS技术综述[J].浙江造纸,2004(1):20-23.[2] 钟益联，造纸机控制系统及QCS、DCS的选择[J].中国造纸,2002(3):65-67.[3] 王秀清，李金山，造纸过程QCS系统的应用和研究[J].自动化与仪表,2001.16(4):41-43.[4] 戚凤雷，宋文勇，造纸生产自动控制系统的应用[J].轻工机械,2004(1):111-114.[5] 谢永平，盛晋生，OPC软件技术在QCS生料质量控制系统中的应用[J].建材技术与应用,2010(8):9-11.[6] 胡泽，廖闻剑，彭艳兵，WebService技术研究及应用[J].2009(31):48-49.作者简介：

陈挺，1981年出生，男，浙江温州人，2003年毕业于浙江大学电气工程及其自动化专业，获学士学位；2011年毕业于浙江大学工商管理专业，获硕士学位。从事自动化及信息化软件研发工作。

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