OPC技术在汽车焊装生产线电子看板中的应用

潘继民 袁显文 张阳

【摘要】本文设计了基于OPC技术的汽车焊装生产线电子看板控制系统，介绍了用于电子看板的OPC客户端软件及生产线设备数据到电子看板的传输流程。

【关键词】OPC技术；电子看板； Profibus总线；WinCC组态

一、引言

随着汽车焊装生产线自动化程度的提高， Andon（安灯）系统的应用越来越普遍，用于显示生产信息的LED电子看板屏已成为Andon系统的标准配置。为了显示生产信息，电子看板屏厂家需要获取生产线设备的数据。传统的方法是由生产线集成商索要协议，或直接从对方的数据库中提取数据。这不仅增加了工作量，也不利于产品的稳定。因此，系统集成商和设备厂商急需一种高效的、开放性的、可互操作的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下，OPC标准应运而生。通过此协议，电子看板厂商不需集成商提供通讯协议就可以获取设备的数据，从而便捷地实现电子看板与生产线的对接问题。

二、OPC通讯技术

（一）概述

OPC全称OLE for Process Control，是一个工业标准协议。OPC是基于微软的OLE、COM和DCOM技术，OPC包括一整套接口、属性和方法标准集，用于过程控制和制造业自动化系统。由OPC基金会管理和提供的OPCDAAuto.dll，可以让开发者在不了解OPC协议的情况下，通过其接口就可以实现OPC通讯。OPCDAAuto.dll具备良好的互操作性和开放性，并提供了.net环境下的Interop.OPCAutomation.dll组件来实现OPC协议的三层接口，即OPC Server（服务的起始类，并用于返回OPC Group类对象），OPC Group（由若干OPC Item组成的，并用于返回OPC Item类对象），OPC Item（具体变量的名称、数据值、状态值等信息）。

（二）OPC服务器

OPC服务器是实现OPC 数据通讯技术的基础。OPC服务器与下位机进行通讯，采集数据，并把数据保存在数据库中。同时提供标准的OPC接口，其他用户只需要开发面向服务器的客户端程序，就可轻松地获取设备数据，而不用针对特定设备开发不同的程序。大幅减小了工作量，也提高了系统的稳定性。

（三）OPC客户端

OPC客户端根据标准OPC接口，通过OPC服务器数据库，间接获取设备的数据，并提供人机交互界面，把設备的状态信息显示出来。OPC客户端还可以把获取到的数据传送到自己的设备中，从而实现不同设备之间的数据传输。

三、系统构成

本设计用于汽车焊装生产线电子看板的系统构成如图1所示。系统硬件包括西门子 S7-1500型PLC控制器、PC机、西门子CP5611通讯卡、LED看板屏、工业交换机等。西门子S7-1500控制器用于采集生产线工位数据，S7-1500控制器具有ProfiNet接口，可通过Profibus总线把数据上传到PC机。PC机安装有西门子WinCC（Windows Control Center）软件，WinCC是西门子最经典的过程监视系统，能为工业领域提供完备的监控与数据采集功能，WinCC内部集成了OPC服务器。

系统以PC机+西门子CP5611通讯卡+WinCC为Profibus主站， PLC控制器为从站。主站通过Profibus总线与各从站建立链接，以OPC方式获取各从站的数据，并将数据保存在数据库里。WinCC组态运行后，内置的OPC服务器自动启动，服务器连接到数据库，同时开放给其他客户端，允许客户端访问数据库。客户端通过OPC协议获取数据库的数据，并通过TCP/IP协议传送LED屏控制器，LED屏控制器将有关信息在电子看板上显示出来。

本系统电子看板采用彩色LED屏，安装在生产车间通道上方，用于显示生产线的信息，包括生产状态、设备状况、计划量，完成量等实时数据。还可以显示车间通知、安全通告、欢迎辞等信息。车间管理人员可以通过电子看板了解到生产线状态，生产效率；车间员工也可实时了解到目标完成情况，以提高工作效率。

四、客户端软件

本系统客户端软件采用Microsoft Visual Studio 2010编写，用来实现组件注册、OPC服务器连接、数据采集、电子看板的信息编辑和通讯等功能。

（一）连接OPC服务器

首先要注册OPCDAAuto.DLL组件，此组件只能运行在X86环境下，对于32位操作系统，需要把此组件拷贝到“C：＼ Windows＼System32＼”里进行注册，对于64位操作系统，则需要把此组件拷贝到“C：＼Windows＼SysWOW64＼”里进行注册。然后运行WinCC组态软件，搜索并连接本地OPC服务器，连接成功后，与生产线的数据通道就打通。

（二）数据采集

使用OPCDAAuto组件检测相关数据的变化。通过客户端软件设置需要监控的对象（OPCItem），当受监控对象的值发生变化时，OPCDAAuto便能通过特定的事件来获取更新后的参数值。

（三）传输数据到LED屏

OPC客户端软件获取新的数据后，将数据通过TCP/IP协议传送到LED屏控制器，LED屏控制器按设定的格式将新数据显示到LED屏上，从而完成PLC设备数据到LED屏显示的完整过程。

系统设计制作完成后，安装到了某汽车制造公司的焊装生产线，图2是现场实际运行图，目前该系统运行稳定，效果良好。

五、结语

本系统以某汽车制造公司焊装生产线电子看板为例，对系统中用到的OPC 技术进行了介绍，并对系统结构和OPC 数据访问过程进行了详细说明。OPC技术为上下位机的数据通讯提供了透明通道，LED屏厂家和系统集成商只需要编写好各自的客户端软件，就能轻松实现设备与生产线的对接。这不仅减少了项目集成中的开发工作量，而且也提高了系统的稳定性和灵活性，解决了设备商和集成商在项目集成时的烦恼。

参考文献

[1]日本OPC协会.OPC应用程序入门[EB/OL].2014-07-30：https：//wenku.baidu.com/view/7356d980d15abe23492f4d2b. html.

[2]栾极，吴俊，马太.基于OPC技术的PC机与西门子PLC的通信[J].自动化技术与应用，2015，34（08）：63～65.

[3]苏昆哲.深入浅出西门子WINCC V6[M].北京：北京航空航天大学出版社，2004.