CN104348920A

CN104348920A - 基于opc标准的dcs自组网监控系统

Info

Publication number: CN104348920A
Application number: CN201410675326.4A
Authority: CN
Inventors: 张富平; 魏建明; 徐正蓺; 徐俊; 马皛源
Original assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Current assignee: Shanghai Advanced Research Institute of CAS
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2015-02-11
Anticipated expiration: 2034-11-21
Also published as: CN104348920B

Abstract

本发明提供一种基于OPC标准的DCS自组网监控系统，至少包括：若干支持OPC标准的设备或系统和若干支持非OPC标准的设备或系统；交换机，通信连接于所述支持OPC标准的设备或系统和所述支持非OPC标准的设备或系统；至少一台支持OPC标准的DCS监控一体机，通信连接于所述交换机，用于通过OPC标准访问所述支持OPC标准的设备或系统的OPC标准数据，或者通过厂商私有协议访问所述支持非OPC标准的设备或系统中的非OPC标准数据。本发明具备将各种协议和标准的监控数据统一为OPC标准数据输入与输出的能力，以及强大的系统扩展、兼容、组网以及协同工作能力，使得监控管理工作简单、灵活，且成本较低。

Description

基于OPC标准的DCS自组网监控系统

技术领域

本发明涉及数据采集及监控领域，特别是涉及一种基于OPC标准的DCS自组网监控系统。

背景技术

OPC全称是Object Linking and Embedding(OLE)for Process Control，它是一种广泛应用的工业标准，用于系统间数据实时自动化交换。DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)又称分散控制系统，常用于数据采集及监控领域。DCS系统在监控领域的应用已十分广泛，但由于各个厂家的DCS系统开放性不高，因而与其它厂商的设备或系统兼容能力有限。

现有的DCS系统中，现场传感器及设备或系统的种类繁多，这些设备大多使用厂商的私有协议，协议及标准不统一，数据结构复杂，导致DCS系统扩展能力有限，DCS系统间组网或通信能力较弱，以及DCS系统与其它设备或系统的协同工作能力受到限制，使得监控管理工作比较困难，成本普遍很高。

因此，现在亟需一种能够在DCS系统开放性不高的情况下，有效提高扩展能力、组网能力、协同工作能力以及监控管理能力的监控系统。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于OPC标准的DCS自组网监控系统，用于解决现有技术中各厂商的DCS系统协议及标准不统一，数据结构复杂，导致DCS系统扩展能力有限，DCS系统间组网或通信能力较弱，以及DCS系统与其它设备或系统的协同工作能力受到限制，使得监控管理工作比较困难，且成本普遍很高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其中，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统至少包括：

若干支持OPC标准的设备或系统和若干支持非OPC标准的设备或系统；

交换机，通信连接于所述支持OPC标准的设备或系统和所述支持非OPC标准的设备或系统，用于完成数据交换；

至少一台支持OPC标准的DCS监控一体机，通信连接于所述交换机，用于通过OPC标准访问所述支持OPC标准的设备或系统的OPC标准数据，或者通过厂商私有协议访问所述支持非OPC标准的设备或系统中的非OPC标准数据，并将所述支持非OPC标准的设备或系统的非OPC标准数据转换为OPC标准数据；以及用于向外部公网提供整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据访问能力。

优选地，所述DCS监控一体机至少包括：

OPC客户端，通信连接于所述交换机，用于通过OPC标准访问所述支持OPC标准的设备或系统，采集所述支持OPC标准的设备或系统的OPC标准数据；

OPC服务器，通信连接于所述OPC客户端，用于通过所述OPC客户端获取所述支持OPC标准的设备或系统的OPC标准数据；或者通过厂商私有协议访问所述支持非OPC标准的设备或系统，并为所述支持非OPC标准的设备或系统建立虚拟OPC服务器，以将所述支持非OPC标准的设备或系统的非OPC标准数据转换为OPC标准数据；以及用于向外部公网提供整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据访问能力。

优选地，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：与所述DCS监控一体机通信连接的多个传感器、无线模块、PLC以及监控设备；所述DCS监控一体机还包括：与多个传感器连接的多个物理接口、RS485总线以及CAN总线；

其中，所述DCS监控一体机适于通过所述物理接口、所述RS485总线和所述CAN总线监控所述传感器，以实时获取所述传感器的测量数据和报警信息；并在获取所述传感器的报警信息后，联动控制与其相关的设备或系统的开关。

优选地，所述传感器至少包括：4-20mA传感器，用于通信连接所述RS485总线的RS485总线传感器，用于通信连接所述CAN总线的CAN总线传感器，以及用于通信连接所述无线模块的无线传感器。

优选地，所述物理接口至少包括：用于通信连接所述4-20mA传感器的4-20mA A/D接口，用于通信连接所述监控设备的开关量输出接口，用于通信连接所述无线模块的无线传感器接口，用于通信连接外部公网的移动通信网络接口和WIFI无线网络接口，以及用于通信连接所述交换机的RJ45网络接口。

优选地，所述传感器适于内置GPS，以使所述DCS监控一体机能通过GPS定位所述传感器的位置。

优选地，所述DCS监控一体机还包括：显示终端，通信连接于所述OPC服务器，用于实时监控整个监控系统中的所有设备或系统。

优选地，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：监控主机，通信连接于所述交换机，用于通过所述交换机与所述DCS监控一体机通信，以访问整个监控系统中的所有设备或系统。

优选地，所述监控主机至少包括：用于通过WIFI无线网络或者有线网络与所述交换机通信的本地监控主机，以及用于通过互联网或者虚拟专用网络，并利用路由器与所述交换机通信的远程监控主机。

优选地，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：监控终端，通信连接于所述交换机，用于通过所述交换机与所述DCS监控一体机通信，以访问整个监控系统中的所有设备或系统。

优选地，所述监控终端为无线手持监控终端或者个人计算机监控终端，其适于通过移动通信网络、WIFI无线网络或者有线网络与所述交换机通信。

优选地，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：视频监控设备，通信连接于所述交换机，用于通过所述交换机与所述DCS监控一体机通信，以向所述DCS监控一体机提供与之联网的整个监控系统中所有设备或系统的视频信息。

优选地，所述DCS监控一体机适于将由整个监控系统形成的局域DCS监控网，通过互联网或者虚拟专用网络与由本地监控系统形成的本地DCS监控网和由远程监控系统形成的远程DCS监控网进行组网，以形成广域DCS监控网；以及适于通过移动通信网络、WIFI无线网络或者有线网络，将整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据向所述广域DCS监控网中的所有设备或系统同步，同时能根据需要访问所述广域DCS监控网中的所有设备或系统。

优选地，所述移动通信网络的通信方式至少包括GPRS，EDGE，3G以及4G。

如上所述，本发明的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，具有以下有益效果：

本发明与现有的技术相比，除了具备DCS系统常有的能力外，还具备将各种协议和标准的监控数据统一为OPC标准数据输入与输出的能力，以及强大的系统扩展、兼容、组网以及协同工作能力，通过搭建简单易用的监控软件，使得监控管理工作简单、灵活，且成本较低。

本发明包括至少一台支持OPC标准的DCS监控一体机，每台DCS监控一体机均与设置在其外围的传感器以及若干支持OPC标准或非OPC标准的设备或系统等组网，构成整个监控系统，从而形成一个强大的局域DCS监控网，支持多种传感器、多种物理接入方式和多种网络连接方式，提供统一的OPC标准数据服务，极大地节约系统成本。

本发明可以通过任意一台DCS监控一体机访问整个监控系统中的所有设备或系统，同时可以向外部公网提供对整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据访问能力。

本发明还能通过将局域DCS监控网以多种网络连接方式与本地及远程DCS监控网进行联网，形成大范围联动的广域DCS监控网，从而简单地实现数据共享。

本发明的DCS监控一体机的硬件平台可使用ARM，也可使用工控机，甚至可以通过扩展个人计算机外设等多种途径来实现；软件平台可使用开源Linux或其它操作系统，灵活方便，成本低廉。

附图说明

图1显示为本发明第一实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统的结构示意图。

图2显示为本发明第一实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统的拓扑示意图。

图3显示为本发明第二实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统的拓扑示意图。

元件标号说明

1 支持OPC标准的设备或系统

2 支持非OPC标准的设备或系统

3 交换机

4 DCS监控一体机

41 OPC服务器

42 OPC客户端

5 本地监控主机

6 远程监控主机

7 路由器

8 监控终端

9 视频监控设备

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1，本发明第一实施例涉及一种基于OPC标准的DCS自组网监控系统。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统至少包括：

若干支持OPC标准的设备或系统1和若干支持非OPC标准的设备或系统2；

交换机3，通信连接于支持OPC标准的设备或系统1和支持非OPC标准的设备或系统2，用于完成数据交换；

至少一台支持OPC标准的DCS监控一体机4，通信连接于交换机3，用于通过OPC标准访问支持OPC标准的设备或系统1的OPC标准数据，或者通过厂商私有协议访问支持非OPC标准的设备或系统2中的非OPC标准数据，并将支持非OPC标准的设备或系统2的非OPC标准数据转换为OPC标准数据；以及用于向外部公网提供整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据访问能力。

在本实施例中，支持OPC标准的设备或系统1和支持非OPC标准的设备或系统2的数量分别为N1和N2，其中，N1和N2均为大于等于1的自然数。而支持OPC标准的DCS监控一体机4的数量为M，其中，M为大于等于1的自然数。对于本实施例来说，整个监控系统主要由N1个支持OPC标准的设备或系统1、N2个支持非OPC标准的设备或系统2、交换机3以及M台DCS监控一体机4构成，于是整个监控系统形成了具有便于监控管理的局域DCS监控网。

请参阅图2，在本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统中，DCS监控一体机4至少包括：

OPC客户端42，通信连接于交换机3，用于通过OPC标准访问所述支持OPC标准的设备或系统1，采集所述支持OPC标准的设备或系统1的OPC标准数据。

OPC服务器41，通信连接于所述OPC客户端42，用于通过所述OPC客户端42获取所述支持OPC标准的设备或系统1的OPC标准数据；或者通过厂商私有协议访问所述支持非OPC标准的设备或系统2，并为所述支持非OPC标准的设备或系统2建立虚拟OPC服务器，以将所述支持非OPC标准的设备或系统2的非OPC标准数据转换为OPC标准数据；以及用于向外部公网提供整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据访问能力。

请继续参阅图2，本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：监控主机，通信连接于交换机3，用于通过交换机3与DCS监控一体机4通信，以访问整个监控系统中的所有设备或系统。

其中，监控主机至少包括：用于通过WIFI无线网络或者有线网络与交换机3通信的本地监控主机5，以及用于通过互联网或者虚拟专用网络(VPN，Virtual Private Network)，并利用一路由器7与交换机3通信的远程监控主机6。

另外，本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：监控终端8，通信连接于交换机3，用于通过交换机3与DCS监控一体机4通信，以访问整个监控系统中的所有设备或系统。

其中，监控终端8为无线手持监控终端或者个人计算机监控终端，其适于通过移动通信网络、WIFI无线网络或者有线网络与交换机3通信。

另外，本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：视频监控设备9，通信连接于交换机3，用于通过交换机3与DCS监控一体机4通信，以向DCS监控一体机4提供与之联网的整个监控系统中所有设备或系统的视频信息。在本实施例中，视频监控设备9主要采用视频摄像机，当然，也可以采用其他具有视频功能的监控设备。

在整个监控系统中，任意一台支持OPC标准的DCS监控一体机4都可通过OPC标准访问其中所有支持OPC标准的设备或系统1和所有支持非OPC标准的设备或系统2，并通过交换机3完成数据交换。并且，任意一台支持OPC标准的DCS监控一体机4都可将支持非OPC标准的设备或系统2的非OPC标准数据转换为OPC标准数据。同时，任意一台支持OPC标准的DCS监控一体机4都可通过多种网络连接方式(包括但不限于移动通信网络、WIFI无线网络以及有线网络)向外部公网提供整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据访问能力。

此外，在整个监控系统中，任意一台支持OPC标准的DCS监控一体机4，还适于将由整个监控系统形成的局域DCS监控网，通过互联网或者虚拟专用网络与由本地监控系统形成的本地DCS监控网和由远程监控系统形成的远程DCS监控网进行组网，以形成大范围联动的广域DCS监控网；当然，这里所说的本地及远程监控系统，也都是与本实施例相似结构的基于OPC标准的DCS自组网监控系统。并且，任意一台支持OPC标准的DCS监控一体机4，还适于通过移动通信网络、WIFI无线网络或者有线网络，将整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据向广域DCS监控网中的所有设备或系统同步，同时能根据需要访问广域DCS监控网中的所有设备或系统。

在本实施例中，移动通信网络的通信方式至少包括GPRS，EDGE，3G以及4G。

利用本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，监控人员可通过监控主机或监控终端8，通过OPC标准访问与之联网的广域DCS监控网中的所有设备或系统。也就是说，监控人员只要能访问到广域DCS监控网中的任意一台支持OPC标准的DCS监控一体机4，就可以访问到与这台DCS监控一体机4联网的本地及远程监控系统中的所有设备或系统，使本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统具有强大的扩展、兼容、组网以及协同工作能力。

利用本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，在支持非OPC标准的设备或系统2与DCS监控一体机4组网时，DCS监控一体机4可以通过相关厂商的私有协议与之通信，并为其建立一个虚拟OPC服务器，将各种协议和标准的监控数据统一为OPC标准数据输入与输出，方便其它支持OPC标准的设备或系统1与之进行通信。整个监控系统中只要有一台支持OPC标准DCS监控一体机4，便可为与之联网的所有支持非OPC标准的设备或系统2建立虚拟OPC服务器，从而减小整个系统的成本。

利用本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，在整个监控系统中存在多台支持OPC标准的DCS监控一体机4时，自动同步局域DCS监控网中的OPC标准数据，方便联网的监控终端8或监控主机访问局域DCS监控网中的所有设备或系统。

此外，本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统还具备消息及邮件分级推送能力，系统功能本地及远程定制能力等。

本发明第二实施例涉及一种基于OPC标准的DCS自组网监控系统，本实施例与本发明的第一实施例大致相同，区别之处在于：

请参阅图3，本实施例的基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：与DCS监控一体机4通信连接的多个传感器、无线模块、PLC以及监控设备。而DCS监控一体机4还包括：与多个传感器连接的多个物理接口、RS485总线以及CAN总线。

其中，DCS监控一体机4适于通过物理接口、RS485总线和CAN总线监控传感器，以实时获取传感器的测量数据和报警信息；并在获取传感器的报警信息后，联动控制与其相关的设备或系统的开关。例如，某个传感器监控到某个阀门故障后，发出了报警信息，DCS监控一体机4通过监控该传感器，实时获取了该报警信息，然后联动控制该发生故障的阀门关闭。当然，DCS监控一体机4也可以监控视频监控设备9，通过实时获取的视频信息来进行监控管理和故障排除。

在本实施例中，传感器至少包括：4-20mA传感器，用于通信连接RS485总线的RS485总线传感器，用于通信连接CAN总线的CAN总线传感器，以及用于通信连接无线模块的无线传感器。

相应的，物理接口至少包括：用于通信连接4-20mA传感器的4-20mA A/D接口，用于通信连接监控设备的开关量输出接口，用于通信连接无线模块的无线传感器接口，用于通信连接外部公网的移动通信网络接口和WIFI无线网络接口，以及用于通信连接交换机3的RJ45网络接口。

此外，各个传感器可以通过内置GPS，使DCS监控一体机4通过GPS定位各个传感器的位置。

在本实施例中，DCS监控一体机4还包括：显示终端，通信连接于OPC服务器41，用于实时监控整个监控系统中的所有设备或系统。

不难发现，第一实施例与本实施例大致相同，而本实施例是在第一实施例的基础上进行实施的，因此，第一实施例中提到的相关技术细节在本实施例中依然有效，在第一实施例中所能达到的技术效果在本实施例中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。

综上所述，本发明的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，具有以下有益效果：

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims

1.一种基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统至少包括：

2.根据权利要求1所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述DCS监控一体机至少包括：

3.根据权利要求2所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：与所述DCS监控一体机通信连接的多个传感器、无线模块、PLC以及监控设备；所述DCS监控一体机还包括：与多个传感器连接的多个物理接口、RS485总线以及CAN总线；

4.根据权利要求3所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述传感器至少包括：4-20mA传感器，用于通信连接所述RS485总线的RS485总线传感器，用于通信连接所述CAN总线的CAN总线传感器，以及用于通信连接所述无线模块的无线传感器。

5.根据权利要求4所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述物理接口至少包括：用于通信连接所述4-20mA传感器的4-20mA A/D接口，用于通信连接所述监控设备的开关量输出接口，用于通信连接所述无线模块的无线传感器接口，用于通信连接外部公网的移动通信网络接口和WIFI无线网络接口，以及用于通信连接所述交换机的RJ45网络接口。

6.根据权利要求3所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述传感器适于内置GPS，以使所述DCS监控一体机能通过GPS定位所述传感器的位置。

7.根据权利要求2所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述DCS监控一体机还包括：显示终端，通信连接于所述OPC服务器，用于实时监控整个监控系统中的所有设备或系统。

8.根据权利要求1所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：监控主机，通信连接于所述交换机，用于通过所述交换机与所述DCS监控一体机通信，以访问整个监控系统中的所有设备或系统。

9.根据权利要求8所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述监控主机至少包括：用于通过WIFI无线网络或者有线网络与所述交换机通信的本地监控主机，以及用于通过互联网或者虚拟专用网络，并利用路由器与所述交换机通信的远程监控主机。

10.根据权利要求1所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：监控终端，通信连接于所述交换机，用于通过所述交换机与所述DCS监控一体机通信，以访问整个监控系统中的所有设备或系统。

11.根据权利要求10所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述监控终端为无线手持监控终端或者个人计算机监控终端，其适于通过移动通信网络、WIFI无线网络或者有线网络与所述交换机通信。

12.根据权利要求1所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述基于OPC标准的DCS自组网监控系统还包括：视频监控设备，通信连接于所述交换机，用于通过所述交换机与所述DCS监控一体机通信，以向所述DCS监控一体机提供与之联网的整个监控系统中所有设备或系统的视频信息。

13.根据权利要求1所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述DCS监控一体机适于将由整个监控系统形成的局域DCS监控网，通过互联网或者虚拟专用网络与由本地监控系统形成的本地DCS监控网和由远程监控系统形成的远程DCS监控网进行组网，以形成广域DCS监控网；以及适于通过移动通信网络、WIFI无线网络或者有线网络，将整个监控系统中所有设备或系统的OPC标准数据向所述广域DCS监控网中的所有设备或系统同步，同时能根据需要访问所述广域DCS监控网中的所有设备或系统。

14.根据权利要求11或13所述的基于OPC标准的DCS自组网监控系统，其特征在于，所述移动通信网络的通信方式至少包括GPRS，EDGE，3G以及4G。