VFBOX网关实现DCS数据发送到监控平台项目案例

一、项目背景

随着工业信息化建设的不断深入，企业对生产过程数据的集中监控和管理提出了更高要求。某企业现有DCS（分布式控制系统）已稳定运行多年，系统内部采用OPC DA协议进行数据通信，实现了生产现场设备的实时监控和控制。

为提升企业整体生产管理水平，新建了一套集中监控平台，用于整合各车间、各系统的生产数据，实现全厂生产状态的统一监视、数据分析和异常预警。该监控平台基于现代工业互联网架构设计，要求接入侧采用OPC UA协议，以获得更好的安全性、跨平台性和可扩展性。

然而，原有DCS系统的OPC DA服务器与新建监控平台的OPC UA客户端之间存在协议差异，无法直接进行数据通信。如何在不影响DCS系统正常运行的前提下，实现DCS生产数据向监控平台的稳定、可靠传输，成为本项目需要解决的核心问题。

二、需求分析

本项目需要在DCS系统与监控平台之间建立一条数据通道，实现生产数据的单向传输。具体需求如下：

（一）数据源侧：DCS系统

DCS服务器运行Windows操作系统，通过OPC DA协议对外提供生产过程数据。需要采集的标签包括温度、压力、流量、液位、阀门状态等工艺参数，数据类型涵盖Double、Float、Boolean等多种类型。

（二）数据接收侧：监控平台

监控平台作为OPC UA客户端，需要从网关侧的OPC UA服务器读取数据。要求数据传输实时性好、稳定性高，支持断点续传和数据质量标识。

（三）约束条件

1. 不修改DCS系统原有程序和配置，不影响DCS的正常生产控制功能；

2. 部署过程中尽量减少对现有系统的干扰，实施周期短；

3. 方案具备良好的可扩展性，后续可接入更多系统和设备；

4. 设备满足工业现场环境要求，能够长期稳定运行。

三、解决方案概述

经过技术方案比选，本项目采用VFBOX协议转换网关作为DCS系统与监控平台之间的中间桥梁，实现OPC DA协议到OPC UA协议的转换。

VFBOX网关是上海仰科信息科技有限公司推出的工业级协议转换产品，支持500多种不同型号的网关配置，可实现工控、电力、环保、PLC等行业中多种协议之间的互联互通。网关就像一个“翻译官”，一端以OPC DA Client身份从DCS服务器采集数据，另一端以OPC UA Server身份向监控平台提供数据服务，从而完成两种协议之间的数据转换。

表1 方案架构说明

四、VFBOX网关工作原理

4.1 产品定位

VFBOX网关是协议转换网关，核心功能是把一种协议转换成另外一种协议。网关支持采集西门子、欧姆龙、三菱、AB PLC等各类PLC设备，支持DLT645、DLT698电表协议、Modbus RTU/TCP、环保HJ212协议、OPC UA和OPC DA协议、电力IEC103/IEC104/IEC61850协议等，以及EthernetIP、Profinet IO、CCLink、EtherCAT等现场总线协议。

4.2 工作架构

网关连接在不同协议的设备之间，承担协议翻译的角色。在本项目中，网关工作流程如下：

（1）网关作为OPC DA客户端，按照配置的采集周期，从DCS侧的OPC DA服务器读取指定标签的实时数据；

（2）网关内部对采集到的数据进行缓存和质量标识管理；

（3）网关作为OPC UA服务器，对外提供标准的OPC UA服务接口；

（4）监控平台作为OPC UA客户端，连接网关的OPC UA服务端，读取所需的工艺数据。

4.3 应用条件

采集OPC DA服务器的数据，需要在OPC DA服务器上安装仰科的客户端软件。OPC DA服务器需要是Windows操作系统。如果OPC DA服务器不能安装软件，则网关采集不了OPC DA服务器的数据。

五、实施步骤

5.1 前期准备

实施前需要准备以下硬件和软件：

表2 实施准备清单

5.2 查看OPC DA服务器的相关参数

在配置网关之前，首先需要明确DCS侧OPC DA服务器的关键参数，包括服务器名称、数据标签名称和数据类型。

（1）在DCS服务器的电脑上打开OPC Client软件；

（2）点击菜单中的“OPC-connect”，搜索网络中可用的OPC DA服务器，选中要连接的服务器名称。例如本例中的服务器名称为：UWinTech.UWinOPCS.1；

（3）选择菜单“OPC-Add item”，查找此服务器上的数据标签名称。例如需要查看“LG_V301B_AV”的数据；

（4）在采集点上右键，选中“Item Attributes”，可以查看数据的数据类型。例如该点的数据类型为“Double”。

表3 OPC DA服务器参数示例

5.3 配置网关采集OPC DA数据

在电脑上安装VFBOX Studio软件，以管理员权限运行，按以下步骤配置网关采集参数：

（1）新建工程，设备类型参考网关上的标签选择对应型号。可选型号包括VB301-1100、VB301-1200、VB301-1400、VB302-2400、VB303-2400等；

（2）新建设备，设备驱动类型选择“OPC DA Client”；

（3）输入OPC DA服务器的名称，即上一步查看到的服务器名称；

（4）新建采集点，输入对应的数据类型和点名称。读写控制可选择“读”或“写”，如果只需要采集数据则选择“读”；

（5）点击“下载”按钮，把工程下载到网关中；

（6）点击菜单启动OPC DA驱动。每次工程有修改并下载后，都需要停止一下驱动，然后再启动OPC DA驱动；

（7）如果需要电脑启动后自动启动OPC DA驱动，可以点击“Enable OPC DA Driver Auto Startup”；

（8）点击“查看数据”可以看到网关采集到的数据，确认更新时间为当前时间且数值正常。

5.4 配置OPC UA协议转发

采集数据配置完成并验证正常后，需要配置网关的OPC UA服务端，将采集到的数据转发给监控平台：

（1）在左侧服务列表中选择“OPC UA”，将Enable设置为“Yes”；

（2）添加需要转发的采集标签，选择之前配置好的OPC DA采集点；

（3）点击下载，将配置好的工程下载到网关；

（4）在监控平台或测试电脑上，使用OPC UA Client软件连接网关的OPC UA服务地址，验证是否可以正常读取到DCS采集的数据。

5.5 在DCS服务器上部署采集客户端

如果OPC DA服务器上不能安装VFBOX Studio完整软件，可以采用轻量级采集客户端方式部署：

（1）在其他电脑上安装VS软件，按上述步骤配置好参数，点击下载把工程下载到网关中；

（2）点击工程目录，打开工程所在文件夹，找到prj.db3工程文件；

（3）把VFBOXOPCClient整个目录复制到DCS的OPC DA服务器上，该软件无需安装，打开直接使用；

（4）把prj.db3工程文件复制到VFBOXOPCClient目录下；

（5）用管理员权限打开VFBOXOPCClient.exe软件，加载prj.db3工程文件；

（6）在Gateway IP Address处输入网关的IP地址，点击Start启动OPC DA采集服务；

（7）如果需要开机自动启动OPC DA采集服务，点击“Enable OPC DA Driver Auto Startup”。

注意：配置参数的电脑一定要“停止OPC DA驱动”，再检查DCS服务器上的采集服务是否正常工作。如果工程有修改，需要重新下载到网关，并重新把prj.db3工程文件复制到OPC DA服务器，停止服务后再重新启动。

六、方案优势

采用VFBOX协议转换网关实现DCS数据向监控平台的传输，具有以下显著优势：

表4 方案优势说明

七、项目总结

本项目通过采用VFBOX协议转换网关，成功实现了DCS系统OPC DA协议到监控平台OPC UA协议的数据转换和传输。整个实施过程不改动原有DCS系统，不影响生产正常运行，仅通过简单的网关参数配置就完成了数据通道的建立。

项目上线后，监控平台能够实时获取DCS系统的温度、压力、流量、液位等关键工艺参数，数据传输稳定、准确，满足了集中监控和生产管理的业务需求。该方案为企业解决不同年代、不同协议工业系统之间的数据互联互通问题提供了一种高效、可靠、低成本的技术路径。

VFBOX网关凭借其丰富的协议支持、工业级的产品品质和简便的配置方式，在工控、电力、环保、能源等多个行业的协议转换和数据采集项目中得到了广泛应用。对于类似的新旧系统对接、异构系统数据集成需求，该方案具有良好的推广和借鉴价值。

VFBOX协议转换网关可以采集西门子，欧姆龙，三菱，AB，倍福、汇川、基恩士，艾默生，GE等PLC数据，DLT645 DLT698电表，modbus协议的设备，环保的HJ212协议，水文的SL651，SL427，SZY206协议，工业领域的opc ua和opc da，电力的IEC103 IEC104， IEC61850，DNP3等，以及EthernetIP，Profinet IO，CCLink，EtherCAT现场总线协议，楼宇自控的bacnet。支持数据转发协议MQTT，保存到mysql，sqlserver数据库。也可根据客户需求定制开发各种协议。