基于OPC技术的气体加温压力FCS系统

基于OPC技术的气体加温压力FCS系统（共3篇）

基于OPC技术的气体加温压力FCS系统 篇1

基于OPC技术的气体加温压力FCS系统

介绍了基于OPC技术的.气体加温压力FCS系统的设计思想、结构和特点,以及控制原理.该系统应用于航空发动机空气涡轮起动机的起动控制,形成了一体化、网络化和信息化的新型航空发动机整机试车测控系统.

作 者： 作者单位： 刊 名：航空发动机 英文刊名：AEROENGINE 年，卷(期)： 35(5) 分类号：V2 关键词：OPC技术   FCS   过程控制   航空发动机  

基于OPC技术的气体加温压力FCS系统 篇2

医院呼叫系统是病员请求护理帮助的工具,是医院的必需设备之一。借助呼叫系统,护理人员可以随时随地了解病员的需求;对病员的呼叫信息记录、存储、统计,可帮助解决医疗纠纷;在多病员请求帮助时可选择最紧急最优先的病员予以处理;由于具备保存未处理请求的功能,不会使求助病员被遗忘,等等。这些功能大大减轻了护理人员的工作量,同时提高了救护质量。临床呼叫求助装置是传送临床信息的重要手段,关系到病员安危,因此医院呼叫系统历来受到各大医院的重视[1,2]。

随着科学技术的发展,医院智能化集成管理已成为一种趋势[3]。医院智能化集成管理系统应该包含很多子系统,包括数字化影像系统、检验信息系统、门禁系统、一卡通系统、消防报警系统、监控系统等。但是现在大量工程实例是:所谓的全面智能化就是将各个子系统进行简单的叠加,各个子系统之间相互独立,各个子系统有自己的管理软件和数据库,缺乏一个统一高效的中央集成管理系统。采用基于OPC技术的集成系统方案,有效地解决了这一问题[4,5]。OPC标准有利于医院所有设备硬件驱动和软件通信采用统一标准[6],有利于将医院信息系统一体化,便于医院信息系统的外延扩展及升级,也便于系统维护。

在OPC技术的基础上,开发一套医院呼叫系统,提供OPC标准接口,利用OPC技术实现数据传输,有助于将我们所设计的医院呼叫系统融入医院集成信息管理系统。

1 OPC介绍

OPC是开放、高效通信机制的产物,它包含一套标准的接口、属性和方法,适用于过程控制。OPC规范了接口函数,不管现场设备以何种形式存在,客户都以统一的方式去访问,从而保证软件对客户的透明性,使多个过程控制设备之间进行通讯,而无需专门的控制软件。OPC规范基于Microsoft OLE/COM(Object Linking and Embedding/Component Objet Model),同时OLE/COM的扩展远程OLE自动化与DCOM(Distributed Component Object)技术支持多种网络协议,因此可以将OPC客户、服务器在物理上分开,分布于网络的不同节点上。

通常来说,OPC提供了对于不同厂商的设备和软件包的内部连接能力。在OPC诞生以前,企业中的应用程序与设备驱动之间的关系如下图1(a)所示,不同的应用程序和不同的厂商的硬件驱动程序之间存在着大量的连接问题,需要开发各种特定的通信驱动。OPC标准的制定,使得所有的通信连接问题变得简单,它提供一种内似总线的形式,如下图1(b)所示,这样,应用起来就变得简单、轻巧,应用程序只需要知道如何从OPC数据源获取数据(OPC Client),设备的驱动程序只需要知道如何以简单的格式提供数据(OPC Server)。

2 医院呼叫系统设计

2.1 总体设计

医院呼叫系统由一台主机和若干分机构成,如下图2所示。其中主机放置在护士站,分机分别置于病房的各个床位旁。分机完成住院病人呼叫信号采集、显示等功能;主机完成接收、处理分机呼叫请求,进行确认、应答、打开语音通话,同时可将呼叫信息显示和存储等功能;同时主机对外提供OPC硬件接口,用于采集现场数据。

本呼叫系统采用二线制,即主机和分机仅用两根线相连,这两根线构成的总线既用于主机对分机的供电,又完成双向的数据通信和语音通信功能。且这两根线接线不分极性,使得安装、维护非常方便。

本呼叫系统主机对外提供RS-232接口,利用串口和OPC DA服务器进行通信。OPC服务器通过串口采集现场数据[7]。

2.2 系统特点

本系统设计中,主机和分机均采用单片机作为控制器,利用单片机的多地址编码技术,使得分机完全通用,分机地址可以现场在线编码,即插即用,便于扩展。整个系统采用在多机通信中非常流行的串行通信方式,精心设计了一套完善的通信协议,有效地解决了二线制串行通信中的数据碰撞问题和系统中数字呼叫信号和模拟音频信号间的相互干扰问题。该系统在程序设计中采用“有限状态机模型”的思想实现了模块化编程,同时保证了系统的实时性;采用“主机查询”方式,有效地解决了多个分机同时呼叫主机引起冲突的问题。在呼叫系统的功能设计上,完成了广播、群呼、LED数码显示、全双工对讲基本功能,还可以实现多级护理级别设置、无阻碍呼叫以及系统故障自检功能,使得系统具有极大的可靠性。

2.3 主、分机通信单元电路设计

医院呼叫系统的核心功能就是要实现主机和分机之间的通信,这样一来,主机与分机之间的通信单元电路是系统设计的核心,下面将分别对主、分机通信单元电路作简单介绍。

(1)发送单元

主机发给分机的是电压形式的信号。为了使用两根线路完成主机对各分机的供电和通信任务,采用了将通信信号和供给分机的直流电相叠加的传输方式。主机对分机的数据通过单片机直接控制可调电源模块,以控制总线电压的变化,完成数据信号发送;语音信号经过放大滤波后,直接通过可调电源模块输出。

分机发送单元与主机发送单元相似,不过分机发给主机的是电流形式的信号。

(2)接收单元

主机接收单元主要完成对分机呼叫的数据信号和分机语音信号的接收。因为分机发送的是电流形式的信号,在接收分机信号的时候,需要先经过总线电流检测电路,得到分机发送的信号,再通过带通滤波来分离数据信号和语音信号,数据信号经过放大和滤波后,送入鉴频器,解调为数字信号发送到单片机;语音信号经过放大和滤波后,直接发送到主机电话机。

3 医院呼叫系统OPC DA数据服务器

基于OPC的数据访问都是通过OPC服务器与现场设备进行交互的,如图3所示,因此OPC服务器的开发是整个系统的基础和关键。

OPC服务器主要由两部分组成,OPC标准接口的实现和与硬件设备的通信。由于本医院呼叫系统对外提供RS-232接口,可直接使用此接口用来与OPC服务器通信,通过此串口实现医院呼叫系统与OPC服务器的数据传输和共享。OPC服务器的开发必须以OPC规范为基础,实现各个对象及其接口。因此OPC接口是整个系统设计的基础。

ATL(Active Template Library)是Visual C++提供的一套基于模板的C++类库,利用这些模块类,可以快速开发COM组件程序。它的内部的模板类实现了COM的一些基本特征,比如一些基本的COM接口IUnknown、IClass Factory、IDispatch等,也支持COM的一些高级特征,如双接口(dual interface)、连接点(connection point)、Active X等。

利用ATL开发的OPC DA Server接口设计:(1)OPC Server,它是一个COM接口,需要为其设计以下接口:

(2)OPC DA Group接口设计,需要为其实现以下接口:

4 系统测试

利用单片机构成的二线制呼叫系统,既解决了四线制呼叫系统安装维护困难的问题,又解决了无线呼叫系统易受外界干扰的问题。实验证明,在多个分机同时呼叫主机的情况下,主机都可以可靠、稳定地接收和应答。在本系统测试中,在极端的情况下,50个分机同时呼叫主机,主机也能够可靠、稳定地处理所有的呼叫请求,同时优先处理护理级别较高的分机请求。

打开OPC SERVER软件,在本机OPC SERVER的基础上增加如下图4所示的标签,并且设置好串口通信的参数,将医院呼叫系统连接到本地服务器,同时设置更新速率,在此我们设置为1ms,即每1ms读取一次医院呼叫系统的相关数据。

图5为医护呼叫系统OPC服务器在某段时间采集到的呼叫数据。经实验证明:该服务器能够可靠地与硬件实现数据交换。

5 结论

在研究OPC技术的基础上,开发了一套基于单片机的二线制的医院呼叫系统,该系统性能稳定、工作可靠且成本较低,可以方便、实时利用PC机采集呼叫信息:病人呼叫时间、护理人员应答时间等。通过这些数据可以分析医院的服务质量;统计病人对应铃的满意度;对病员的呼叫记录、存储、统计,可帮助解决医疗纠纷;更为重要的是,开发基于串口的医院呼叫系统OPC服务器,可以方便地兼容医院集成化管理系统,实现医院各种监控组态软件的无缝集成。

摘要：为了更好地将呼叫系统融入医院集成管理系统,在OPC接口技术的基础上,设计了一种基于单片机的两线制医院呼叫系统。该系统提供OPC接口,可以方便地利用OPC技术实现数据传输;系统采用二线制,所有分机、紧急呼叫分机和门灯皆并联其上,简化了设计,同时使得安装、维护非常方便。系统实时性强、可靠性高、成本低、安装方便,具有很强的实用价值。

关键词：医院呼叫系统,OPC技术,服务器

参考文献

[1]KANG Hao-chen,WANG Jian-guo.Design of a simpleward call system.INFORMATION OF MEDICALEQUIPMENT,2006,vol21(9),p102-102.

[2]Ma YanHao.Relization Methods of Bed Coding forMedical Calling System.China Medical Equipment,2005,P41-42.

[3]丁仁声.医院集成化信息管理系统的设计与实现[P].中国医院统计,vol 13,2006,P37-41.

[4]Pankaj Bhatt and Roger P.Baldevia,Jr.INTEGRATEIEDS WITH OPC TECHNOLOGY[J].SchweitzerEngineering Laboratories,Inc.

[5]司纪刚.OPCDA服务器与客户端程序开发指南[D].南大傲拓科技(北京)有限公司.

[6]Li Zheng,Hiroyuki Nakagawa.OPC(OLE for ProcessControl))Specification and its Developments.SICE 2002.Proceedings of the 41st SICE Annual Conference.917-920.

基于OPC技术的气体加温压力FCS系统 篇3

关键词建筑智能化；系统集成；Web服务；可扩展标记语言；OPC

中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)021-0169-01

随着智能建筑（Intelligent Building）这一新兴标准的提出与发展，人们对建筑领域在数据交换、安全性、宜居性和低碳性等方面提出了新的要求。智能建筑是当今世界建筑业的一个热点，也是未来“信息高速公路”的重要节点，它将智能建筑中分离的不同功能的子系统，通过一定的技术手段使之集成为一个相互关联的、统一协调的系统，以实现数据综合、信息共享和互操作，在建筑智能化领域，系统集成需求、应用正朝着基于Web、基于Internet的一体化集成的方向发展。

将OPC和XML技术引入建筑智能化系统集成，提出并建立各种基于Internet、跨平台的建筑集成应用系统，可以来大幅提升智能建筑中资源的使用效率，减少系统设备的管理维护费用支出，使得整个建筑管理系统具有良好的设备通用性、系统开放性、互操作性以及方便的后期维护性。OPC和XML技术为建筑智能化高层信息集成提供了新的技术途径。

1OPC技术

OPC技术是基于Microsoft公司的COM和DCOM技术的新一代工控软件规范，目前已成为工控领域内的一套专业标准，得到硬件设备制造商和工业控制软件开发商的支持。对于早期的计算机系统，为了实现不同的硬件和软件所构成的计算机之间的数据交换和通信，必须要花费很多时间去开发独自的通信程序，业界迫切的需要一种能够提供数据交换和通信的工业标准，来达到将不同的计算机相互连接进行类似互联网的数据交换，使得厂商能够更有效地把有限的精力投入到应用程序本身功能的开发中去。OPC为典型现场设备连接工业应用程序和自动化办公软件提供了一个数据传输访问接口规范和理想方法，用于在多个过程控制设备之间进行通讯。

OPC的作用就是在控制系统的软件中，为不同类型的服务器与不同类型的客户搭建一座“桥梁”，通过这座桥梁，各客户和服务器间形成即插即用的简单规范的链接关系，不同的客户软件能够访问任意的数据源。因此，开发商仅仅只需开根据实际情况开发一个OPC服务器，就可以访问底层的现场设备。同时，用户也不再需要花费精力考虑诸如系统中设备接口、系统集成扩展等问题，实现了工业控制系统的高度集成。

OPC基金会制定了各类OPC规范，并不断得进行升级和功能扩展以适应工业自动化领域的发展与变化。按照功能的不同，OPC基金会发布的OPC规范的分为 ：OPC数据存取规范、OPC报警和事件规范、OPC历史数据访问规范、OPC批处理规范、OPC安全规范、OPC DX数据交换规范和OPC XML DA技术规范。

2XML

XML（可扩展标记语言，Extensible Markup Language），是一门新兴的面向Internet应用的标识语言，它是由W3C （WorldWideWeb Consortium）组织于1998年2月制定的一种通用语言规范。XML是SGML的子集，其目标是允许普通的SGML在Web上以目前HTML的方式被服务、接收和处理。XML被设计成易于实现，且可在SGML和HTML之间互相操作。

XML是实现OPC XML和OPC DA服务的最为基础的技术，用于全面、灵活地描述具体应用里实例文档中出现的数据类型和结构，XML 主要有三个部分:文档类型定义：DTD （Document Type Definition）用于规定文档的逻辑结构，定义页面的元素、元素的属性以及元素和属性之间的关系；

可扩展样式语言XSL （ Extensible Style Language）用于规定XML文档样式的语言，能在客户端通过Web浏览器改变文档的表示法；可扩展链接语言XLL （ Extensive L inkLanguage）支持目前Web上已有的简单链接，并将进一步扩展链接，包括结束死链接及间接链接。

XML独立于生产厂商，可以跨平台运用，允许不同来源的数据无缝集成，适于异构应用间的数据共享，是数据交换、应用集成的首选。

3基于OPC和XML技术的建筑智能化系统集成应用实现

在建筑智能化系统发展的早期，系统规模小，控制对象少而简单，各个系统间彼此相对独立，信息共享主要依赖手工传递，维护管理工作处于半自动化状态。当前随着对建筑功能需求的不断增加和现代通信、计算机及网络技术的不断发展，建筑智能化系统集成内容相当广泛，涉及到冷暖空调监控系统、供配电监测系统、燃气泄漏系统等30多个子系统，但是子系统与子系统之间、系统运行与管理之间往往相互独立，无法实现统一协同，成为一个个“信息孤岛”，无法满足基于Web的一体化智能建筑系统集成需求。怎样实现智能建筑各子系统之间的实时数据交换和集成，越来越成为人们关注的焦点。

OPC XML DA技术作为一项工业标准近两年在国内外得到了广泛的关注，不少高校、研究机构和制造厂商都展开了对OPC XML DA技术的研究和应用。基于OPC和XML的OPC XML DA规范的发布虽然使得用户系统能够通过Internet发布OPC数据信息，但是在实际应用中需要已开发好的OPC XML DA服务器支持，同时应用程序开发较为复杂，需要专门的工控软件开发公司支持。

综合OPC 和XML技术的各自优势，将它们引入到建筑智能化领域，我们提出了基于OPC和XML技术的建筑智能化系统集成简化方案，在用户对OPC XML DA规范具体内容不了解的情况下，可以轻松地解决用户提出的基于Web的一体化智能建筑系统一般性集成要求，能够达到提高建筑智能化系统的互操作性和整体运行优化目的，在高层实现信息共享和交换，可以解决基于Internet的一体化集成的需求。

图1使用.NET工具开发OPC客户端

在已开发的空调系统监控设备OPC XML Web服务的基础之上，客户端程序可以访问并集成这些服务，这些应用系统包括智能设备的监视应用、控制应用、分析应用等等。同时，通过 XML技术对数据的封装，可以在跨平台的系统之间轻松地交换数据，对程序开发人员来说，在互联网上的不兼容系统平台之间交换数据是一项非常繁琐、容易出错的工作。而采用XML技术封装的数据则可以轻松的在各种不兼容的平台或应用程序进行交换，大大降低了数据传输的复杂性。XML 数据以文本格式存储，这使得 XML 在不损失数据的情况下，更容易扩展或升级到新的操作系统、新应用程序或新的浏览器。由此，工程监管人员要想知道现场设备的运行情况，并不需要亲临现场，而只需从网络上取得经由XML语言封装好的OPC数据包，在自己的计算机上查看即可。

程序开始执行后，点击温度显示按钮后在智能建筑中央空调中各个水冷器罐体的温度变化即显示在程序界面上，如图1所示。点击XML转换后，可将某个罐体的实时温度值通过XML技术封装，转换为XML文档保存。这种XML文档上传至Internet即可满足用户在任何地点，通过任何平台监测数据的需求，让管理人员和系统各部门都能看到过去只有现场操作人员才能看到的生产现场的实时状况，为决策、调度、检修等提供了参考数据，确保了设备安全、经济的运行。通过将分布的、平台无关的OPC XML和OPC DA服务集成到统一的用户界面上来，从而达到智能化系统集成的目的，验证了基于OPC和XML技术的建筑智能化系统集成的可行性。

4结论

将OPC和XML技术应用于建筑智能化系统集成，可以实现智能建筑系统的信息综合、资源共享、设备互操作，以达到提高建筑智能化系统的互操作性和整体运行优化。在高层实现信息共享和交换，可以解决基于Internet的一体化集成的需求，能够满足远程用户对需求参数的监视和控制，在互联网上真正可以在线获得完整而及时的信息，具有非常广阔的前景。

参考文献

[1]王波,卿晓霞.智能建筑基础教程[M].重庆大学出版社,2002.

[2]OPC DA 3.00 Specification[S].The OPC Foundation ,2003.

[3]林晟,张光新,周泽魁. OPC的新发展—XML[J].机电工程,2004,9.

[4]MarkBirbect,裴剑锋,高伟等译.XML高级编程(第2版)[M].机械工业出版社,2002.

[5]廖国富,王波.OPC XML Web服务—智能化系统集成的高层解决方案[D].智能与绿色建筑文集,2005,3.