摘要：隨著現(xiàn)代工廠信息自動(dòng)化進(jìn)程的加快，企業(yè)逐漸將管理、決策、市場(chǎng)信息和現(xiàn)場(chǎng)控制信息結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)ERP（Enterprise Resource Planning）、MES（Manufacturing Execution system）、PCS（Process Control System）三層信息一體化的解決方案。才能滿足企業(yè)信息自動(dòng)化信息平臺(tái)的要求，它使采集和監(jiān)控的數(shù)據(jù)得以開(kāi)放，能被更多的管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和使用者所訪問(wèn)。
　　
　　前言
　　
　　隨著現(xiàn)代工廠信息自動(dòng)化進(jìn)程的加快，企業(yè)逐漸將管理、決策、市場(chǎng)信息和現(xiàn)場(chǎng)控制信息結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)ERP（EnterpriseResourcePlanning）、MES（ManufacturingExecut*tem）、PCS（ProcessControlSystem）三層信息一體化的解決方案。同時(shí)，企業(yè)內(nèi)部之間以及與外部交換信息的需求也在不斷擴(kuò)大，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對(duì)生產(chǎn)的管理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時(shí)還要求把現(xiàn)場(chǎng)信息和管理信息結(jié)合起來(lái)，建立一套全集成的、開(kāi)放的、全廠綜合自動(dòng)化的信息平臺(tái)，把企業(yè)的橫向通信（同一層不同節(jié)點(diǎn)的通信）和縱向通信（上、下層之間的通信）緊密在一起，通過(guò)對(duì)經(jīng)營(yíng)決策、管理、計(jì)劃、調(diào)度、過(guò)程優(yōu)化、故障診斷、現(xiàn)場(chǎng)控制等信息的綜合處理，形成一個(gè)意義更廣泛的綜合管理系統(tǒng)。在PCS層中，只有具有Web功能的SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）系統(tǒng)，才能滿足企業(yè)信息自動(dòng)化信息平臺(tái)的要求，它使采集和監(jiān)控的數(shù)據(jù)得以開(kāi)放，能被更多的管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和使用者所訪問(wèn)。
　　
　　1、基于Web的SCADA系統(tǒng)與傳統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
　　
　　可以遠(yuǎn)程訪問(wèn)，使用戶(hù)雖遠(yuǎn)離現(xiàn)場(chǎng)，亦可了解現(xiàn)場(chǎng)情況；
　　
　　報(bào)警方式的多途徑實(shí)現(xiàn)，不僅能在SCADA監(jiān)控系統(tǒng)中顯示，還可以通過(guò)傳呼、甚至手機(jī)短信實(shí)現(xiàn)；
　　
　　一個(gè)用戶(hù)可監(jiān)控多個(gè)過(guò)程，多個(gè)用戶(hù)可以監(jiān)控同一過(guò)程，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的開(kāi)放性及過(guò)程信號(hào)的透明化；
　　
　　儀器虛擬化，操作簡(jiǎn)單，不僅可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)記錄，更可以進(jìn)行智能化分析；
　　
　　多種儀器、多種控制系統(tǒng)的協(xié)同工作，使全局自動(dòng)診斷能力增強(qiáng)；
　　
　　既可在原有的PLC/DCS基礎(chǔ)上安裝，也可以獨(dú)立安裝，能夠?qū)崿F(xiàn)與原系統(tǒng)的無(wú)縫連接。
　　
　　1.1開(kāi)發(fā)需求與背景
　　
　　在塑料絕緣電線電纜生產(chǎn)過(guò)程中，有一極其關(guān)鍵的工序，即：塑膠工序，它是將絕緣PVC塑料擠制在導(dǎo)電線芯上，工藝要求其絕緣厚度必須在公差范圍內(nèi)，否則為廢品。電線電纜生產(chǎn)廠家對(duì)此工藝特別重視，但廢品率仍然較高，為節(jié)能降耗，為某電線電纜生產(chǎn)廠家采用菱電公司的PLCA2SHCPU、現(xiàn)場(chǎng)總線CC－LINK控制器A1SJ61BT11以及Ethernet控制器A1SJ71E71-B5-S3開(kāi)發(fā)了一套基于Web的SCADA系統(tǒng)，效果較好，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)“工廠信息自動(dòng)化”奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　
　　2、系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　
　　基于Web的SCADA系統(tǒng)的主要有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)庫(kù)和WEB服務(wù)器、現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、交換式以太網(wǎng)、瀏覽器等，其中交換式以太網(wǎng)是數(shù)據(jù)主通道。要真正實(shí)現(xiàn)基于Web的SCADA，不僅要考慮網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的特點(diǎn),還要考慮現(xiàn)代控制系統(tǒng)的新特性。比如數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院蜏?zhǔn)確性，數(shù)據(jù)通信的準(zhǔn)確性是遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)的首要要求，沒(méi)有可靠的數(shù)據(jù)是不可能進(jìn)行控制的。還有某些設(shè)備的實(shí)時(shí)性要求，必須保證其優(yōu)先級(jí),另外協(xié)議的簡(jiǎn)單化可實(shí)現(xiàn)少延遲，快速投遞，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)的連接和更新不僅是動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的，而且要有高的編程效率和很好的兼容性，TCP/IP協(xié)議和現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的兼容性，真正達(dá)到數(shù)據(jù)暢通無(wú)阻。
　　
　　在設(shè)計(jì)中，車(chē)間級(jí)Intranet主要有車(chē)間Web服務(wù)器（用于外部Ethernet連接以及與班組網(wǎng)絡(luò)連接）、車(chē)間生產(chǎn)服務(wù)器（用于生產(chǎn)計(jì)劃、調(diào)度、報(bào)表統(tǒng)計(jì)等）以及車(chē)間控制服務(wù)器（車(chē)間生產(chǎn)控制流程、生產(chǎn)工藝控制、設(shè)備實(shí)時(shí)監(jiān)控等）組成，與外部連接采用光纖通信介質(zhì)，車(chē)間內(nèi)部包括各班組服務(wù)器A2SHCPU+A1SJ71E71-B5-S3在內(nèi)的各服務(wù)器均采用10MEthernet連接?？紤]到設(shè)備的實(shí)時(shí)控制要求，采用了CC－LINK現(xiàn)場(chǎng)總線用以實(shí)時(shí)控制各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行。塑膠車(chē)間的基于Web的SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1所示。
　　
　　圖1：基于Web的SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
　　
　　2.1 A2SHPLC
　　
　　A2SHPLC由于增加了CC-Link的指令，且內(nèi)置的性能諸如鋰電池、后備RAM、用戶(hù)存儲(chǔ)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和一個(gè)靈活的通信口，使其能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)合。
　　
　　2.2 CC-LINK現(xiàn)場(chǎng)總線
　　
　　CC-Link是Control&CommunicationLink（控制與通信鏈路系統(tǒng)）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是三菱電機(jī)于1996年推出的開(kāi)放式現(xiàn)場(chǎng)總線，其數(shù)據(jù)容量大，通信速度多級(jí)可選擇，而且它是一個(gè)復(fù)合的、開(kāi)放的、適應(yīng)性強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能夠適應(yīng)于較高的管理層網(wǎng)絡(luò)到較低的傳感器層網(wǎng)絡(luò)的不同范圍。CC-Link是一個(gè)以設(shè)備層為主的網(wǎng)絡(luò)，一般情況下，CC-Link整個(gè)一層網(wǎng)絡(luò)可由一個(gè)主站和六十四個(gè)從站組成。網(wǎng)絡(luò)中的主站由PLC擔(dān)當(dāng)，從站可以是遠(yuǎn)程I/O模塊、特殊功能模塊、帶有CPU和PLC本地站、人機(jī)界面、變頻器及各種測(cè)量?jī)x表、閥門(mén)等現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備。且可實(shí)現(xiàn)從CC-Link到AS-I總線的聯(lián)接。CC-Link具有高速的數(shù)據(jù)傳輸速度，zui達(dá)可達(dá)10Mbps。CC-Link的底層通信協(xié)議遵循RS485，一般情況下，CC-Link主要采用廣播一輪詢(xún)的方式進(jìn)行通信，CC-Link也支持主站與本地站、智能設(shè)備站之間的瞬間通信。
　　
　　CC-Link。具有性能、應(yīng)用廣泛使用簡(jiǎn)單節(jié)省成本等突出優(yōu)點(diǎn)。
　　
　　2.3 基于Web的SCADA計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　B/S（Brower/Server）結(jié)構(gòu)是現(xiàn)行企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)選結(jié)構(gòu)體系，在相同的性能需求下可以使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的投資大幅降低；其次，它具有很好的開(kāi)放性、兼容性和容錯(cuò)能力，并且易于功能和用戶(hù)的擴(kuò)充。B/S結(jié)構(gòu)體系實(shí)現(xiàn)了分布式協(xié)作處理業(yè)務(wù)。客戶(hù)機(jī)可以分布設(shè)置在企業(yè)的各個(gè)部門(mén)，分別進(jìn)行各自的業(yè)務(wù)處理，而且具有協(xié)作處理和計(jì)算的環(huán)境，發(fā)揮各自特長(zhǎng)相互協(xié)作運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)有效的管控一體化管理。
　　
　　2.4 Intranet與Infranet（InfrastructureNetworks）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù)
　　
　　基于Web的SCADA開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)Infranet與Intranet之間信息傳送的有效性與可用性。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE（DynamicDataExchange）是實(shí)現(xiàn)Infranet與Intranet集成的一種方便方法，尤其是在Infranet與Intranet之間具有中間系統(tǒng)或共享存儲(chǔ)器工作站時(shí)。基于DDE方法實(shí)現(xiàn)Infranet與Intranet集成的關(guān)鍵是：
　　
　　1）中間系統(tǒng)的通信處理機(jī)起溝通Infranet與Intranet的橋梁作用。通信處理機(jī)一方面是信息網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)工作站，同時(shí)又是控制網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)工作站。在通信處理機(jī)上運(yùn)行兩個(gè)應(yīng)用程序，一個(gè)是實(shí)時(shí)通信程序，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的接收、檢錯(cuò)、信息格式轉(zhuǎn)換等功能，為信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息。另一個(gè)是數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)應(yīng)用程序接口，它接收DDE服務(wù)器送來(lái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并寫(xiě)到數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中，供信息網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息處理、統(tǒng)計(jì)、分析、管理等功能。
　　
　　2）為了能夠通過(guò)共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，在網(wǎng)絡(luò)控制器上安裝有WindowsServer2000、MicrosoftSQLServer6.5、PowerBuilder7.0以使之實(shí)現(xiàn)DDE功能。
　　
　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換的過(guò)程為：首先，DDE客戶(hù)應(yīng)用程序向DDE服務(wù)器應(yīng)用程序發(fā)出請(qǐng)求，DDE服務(wù)器應(yīng)用程序響應(yīng)請(qǐng)求，雙方建立連接，開(kāi)始對(duì)話。然后，DDE服務(wù)器應(yīng)用可以和DDE客戶(hù)應(yīng)用進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，DDE客戶(hù)應(yīng)用可以訪問(wèn)DDE服務(wù)器應(yīng)用的數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　
　　2.5 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)
　　
　　實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)是基于Web的SCADA系統(tǒng)中數(shù)據(jù)處理和管理的核心，它的一個(gè)基本特征就是與時(shí)間相關(guān)性，與時(shí)間相關(guān)性包含兩個(gè)方面：1）數(shù)據(jù)與時(shí)間相關(guān)，2）數(shù)據(jù)的值隨時(shí)間而變化。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)要求無(wú)縫地集成了數(shù)據(jù)庫(kù)與定時(shí)性，但并不是數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)和實(shí)時(shí)系統(tǒng)兩者的簡(jiǎn)單結(jié)合，兼顧了常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)處理能力和實(shí)時(shí)處理技術(shù)需求。不僅要求有并發(fā)處理能力，同時(shí)還要具有分布式網(wǎng)絡(luò)的功能，其中有1）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)操作和完整性約束在內(nèi)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)模型，2）實(shí)時(shí)事務(wù)的模型與處理3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與緩沖區(qū)管理。
　　
　　3、結(jié)束語(yǔ)
　　
　　企業(yè)信息化是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)信息化的首要任務(wù)，而企業(yè)綜合自動(dòng)化是企業(yè)的發(fā)展方向?；赪eb的SCADA給企業(yè)信息化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息化與綜合自動(dòng)化，不但要發(fā)展控制網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)信息網(wǎng)絡(luò)，而且要注重控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的集成，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)協(xié)同工作與信息共享，這是未來(lái)數(shù)字企業(yè)的發(fā)展方向。