工控摘要：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。
　　
　　1、開發(fā)需求與背景
　　
　　隨著現(xiàn)代工廠信息自動(dòng)化進(jìn)程的加快，企業(yè)內(nèi)、外部之間的交換信息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，而是需要把企業(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，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)得以開放，能被更多的管理系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和使用者所訪問。
　　
　　在塑料絕緣電線電纜生產(chǎn)過程中，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ADVANTECH公司的網(wǎng)絡(luò)控制器UNO-2053以及基于PC的PLC控制器ADAM5510，開發(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)暢通無阻。
　　
　　在設(shè)計(jì)中，車間級(jí)Intranet主要有車間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）以及車間控制服務(wù)器（車間生產(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)，車間內(nèi)部包括各班組服務(wù)器UNO-2053在內(nèi)的各服務(wù)器均采用100MEthernet連接?？紤]到設(shè)備的實(shí)時(shí)控制要求，采用了PC-BASED的SoftPLCADAM5510控制器為主控制器，ADAM4000為輔助SCADA組件，用以實(shí)時(shí)控制各生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行。
　　
　　遠(yuǎn)程SCADA系統(tǒng)采用全分布式構(gòu)架,主站系統(tǒng)和子站系統(tǒng)通過基于企業(yè)內(nèi)部IP的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。遠(yuǎn)程監(jiān)控站、遠(yuǎn)程運(yùn)行站和設(shè)備維護(hù)站一起構(gòu)成主站系統(tǒng)，是直接與用戶接觸的部分，具有友好的人機(jī)界面;位于車間級(jí)的各個(gè)UNO則一起構(gòu)成子站系統(tǒng),這是與被監(jiān)控對(duì)象密切相關(guān)的部分，所有的監(jiān)控功能都通過子站系統(tǒng)作用到被維護(hù)對(duì)象上。塑膠車間的基于Web的SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1所示。
　　
　　為了將系統(tǒng)集成為具有測(cè)量、控制、管理功能于一體的測(cè)控系統(tǒng)，整個(gè)計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用B/S（Brower/Server）結(jié)構(gòu)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換技術(shù)――DDE，并嵌入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)有效的管控一體化管理。其中工藝控制服務(wù)器由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、操作臺(tái)瀏覽器等組成,主要完成生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。除安裝常規(guī)的WindowsServer2000、MicrosoftSQLServer6.5、PowerBuilder7.0外，還安裝有生產(chǎn)工藝控制在線實(shí)時(shí)服務(wù)實(shí)據(jù)庫(kù)，以備現(xiàn)場(chǎng)智能控制設(shè)備實(shí)時(shí)訪問并下載工藝控制參數(shù)。生產(chǎn)在線服務(wù)器由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、辦公用戶瀏覽器等組成,主要完成生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)視功能和生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理功能，安裝有WindowsServer2000、MicrosoftSQLServer6.5以及生產(chǎn)調(diào)度控制數(shù)據(jù)庫(kù)。車間Web服務(wù)器由企業(yè)Internet和用戶瀏覽器組成,主要完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)交互功能。
　　
　　整個(gè)車間采用100M快速以態(tài)網(wǎng)為主干，連接各個(gè)智能控制單元PLC以及工藝控制服務(wù)器、生產(chǎn)在線服務(wù)器和車間Web服務(wù)器，系統(tǒng)采用星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
　　
　　2.1班組級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制器UNO-2053
　　
　　在車間班組級(jí)SCADA設(shè)計(jì)中，重點(diǎn)需考慮苛刻的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、穩(wěn)定性以及電磁兼容等問題，同時(shí)還要避免操作人員非工作時(shí)間使用計(jì)算機(jī)而造成的不必要的麻煩。為此，選用了ADVANTECH公司的工業(yè)級(jí)嵌入式微型PC-UNO2053起數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)作用，它集計(jì)算機(jī)、通信、控制于一體，同時(shí)與SCADA控制器ADAM5510具有良好的兼容性。貼片低功耗CPU避免了工業(yè)中風(fēng)扇故障、Socket結(jié)構(gòu)給控制系統(tǒng)帶來的散熱、電磁兼容、抗沖擊、抗震動(dòng)問題，同時(shí)具有防塵、抗震、抗沖擊等特性，能滿足苛刻工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)要求。是一款真正的具有“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”概念的工業(yè)級(jí)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制器。
　　
　　2.2“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”
　　
　　所謂的“網(wǎng)絡(luò)就是控制器”，就是去除內(nèi)部總線和外部總線，采用單一的總線，傳輸協(xié)議采用標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，整個(gè)系統(tǒng)中采用同一數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)傳輸經(jīng)過SWITCH、ROUTE選擇，而不經(jīng)過控制器的CPU，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)訪問，*沒有接口問題，消除管理層、控制層、現(xiàn)場(chǎng)層之間的各種接口，并可與Internet無縫連接。整個(gè)系統(tǒng)在此技術(shù)下被認(rèn)為是同一控制器，而不是多個(gè)智能控制器的總線互聯(lián)，稱之為“Thenetworkiscontroller”。
　　
　　UNO-2053網(wǎng)絡(luò)控制器的一部分并作為連接現(xiàn)場(chǎng)智能控制模塊的控制網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)集線器被集成在每個(gè)控制器中，通過分配空間把內(nèi)部通信從外部通信中分離開來，此集線器技術(shù)和底層協(xié)議的集成確保了Ethernet的確定性和兼容性，幾乎可以排除數(shù)據(jù)通信的碰撞問題，可以把Ethernet系統(tǒng)總線看作是現(xiàn)場(chǎng)總線，它可以連接到每個(gè)獨(dú)立的智能控制模塊，整個(gè)過程和系統(tǒng)被看作成一個(gè)邏輯單元，甚至一個(gè)獨(dú)立的現(xiàn)場(chǎng)控制單元，不需考慮網(wǎng)絡(luò)各層概念，由此就消除了CPU的瓶頸效應(yīng)，所有數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)層中僅表達(dá)一次，網(wǎng)絡(luò)扮演了真正服務(wù)器的角色，這正是工業(yè)Ethernet能成功地被應(yīng)用到實(shí)時(shí)工業(yè)控制環(huán)境的一大理由，它使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了從現(xiàn)場(chǎng)控制單元到Internet、Intranet，管理層的直接通信。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)化車間調(diào)度的多Agent環(huán)境隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的發(fā)展,車間內(nèi)相關(guān)的制造設(shè)備可以通過局域網(wǎng)相互連接起來，為實(shí)現(xiàn)車間制造系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化提供了zui基本的硬件平臺(tái)。在此之上,運(yùn)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)構(gòu)造車間應(yīng)用軟件系統(tǒng),將原有的應(yīng)用系統(tǒng)封裝起來，經(jīng)過Agent化處理，形成多Agent系統(tǒng)。在本系統(tǒng)中,與車間調(diào)度有關(guān)的Agent主要有：主生產(chǎn)計(jì)劃Agent、工藝控制Agent、工藝專家Agent、調(diào)度員Agent、車間調(diào)度Agent、設(shè)備信息庫(kù)Agent、輔助資源信息Agent等，在多Agent的調(diào)度環(huán)境中，各Agent具有自治性和智能性，它們通過合作和協(xié)調(diào)共同完成網(wǎng)絡(luò)化車間任務(wù)的動(dòng)態(tài)分配，并及時(shí)處理各種擾動(dòng)，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。在整個(gè)系統(tǒng)中,每一個(gè)環(huán)節(jié)都是以合理的合作策略與通訊的實(shí)現(xiàn)為基礎(chǔ),因此,解決Agent間合作與通訊問題是多Agent系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵問題之一。
　　
　　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。基于Web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，這是未來數(shù)字企業(yè)的發(fā)展方向。而控制領(lǐng)域的eAutomation的*Advantech則為該信息平臺(tái)提供了強(qiáng)有力的信息硬件平臺(tái)和有效的解決方法。我們相信，隨著我國(guó)企業(yè)信息自動(dòng)化步伐的加快，會(huì)有更多的Advantech的eAutomation產(chǎn)品被成功地應(yīng)用到企業(yè)信息化的建設(shè)當(dāng)中去。