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)庫和WEB服務(wù)器、現(xiàn)場測控設(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)代工廠信息自動化進程的加快，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生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(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)信息自動化信息平臺的要求，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)實現(xiàn)“工廠信息自動化”奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　
　　2、系統(tǒng)設(shè)計
　　
　　基于Web的SCADA系統(tǒng)的主要有以下幾部分組成：數(shù)據(jù)庫和WEB服務(wù)器、現(xiàn)場測控設(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,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)確性是遠程測控系統(tǒng)的首要要求，沒有可靠的數(shù)據(jù)是不可能進行控制的。還有某些設(shè)備的實時性要求，必須保證其優(yōu)先級,另外協(xié)議的簡單化可實現(xiàn)少延遲，快速投遞，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的連接和更新不僅是動態(tài)的、實時的，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)場總線協(xié)議的兼容性，真正達到數(shù)據(jù)暢通無阻。
　　
　　在設(shè)計中，車間級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)計劃、調(diào)度、報表統(tǒng)計等）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)備實時監(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。考慮到設(shè)備的實時控制要求，采用了PC-BASED的SoftPLCADAM5510控制器為主控制器，ADAM4000為輔助SCADA組件，用以實時控制各生產(chǎn)設(shè)備的運行。
　　
　　遠程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。遠程監(jiān)控站、遠程運行站和設(shè)備維護站一起構(gòu)成主站系統(tǒng)，是直接與用戶接觸的部分，具有友好的人機界面;位于車間級的各個UNO則一起構(gòu)成子站系統(tǒng),這是與被監(jiān)控對象密切相關(guān)的部分，所有的監(jiān)控功能都通過子站系統(tǒng)作用到被維護對象上。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)集成為具有測量、控制、管理功能于一體的測控系統(tǒng)，整個計算機管理網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用B/S（Brower/Server）結(jié)構(gòu)、實時數(shù)據(jù)交換技術(shù)――DDE，并嵌入實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實現(xiàn)有效的管控一體化管理。其中工藝控制服務(wù)器由實時數(shù)據(jù)庫、操作臺瀏覽器等組成,主要完成生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控功能。除安裝常規(guī)的WindowsServer2000、MicrosoftSQLServer6.5、PowerBuilder7.0外，還安裝有生產(chǎn)工藝控制在線實時服務(wù)實據(jù)庫，以備現(xiàn)場智能控制設(shè)備實時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)過程的實時監(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。車間Web服務(wù)器由企業(yè)Internet和用戶瀏覽器組成,主要完成遠程數(shù)據(jù)交互功能。
　　
　　整個車間采用100M快速以態(tài)網(wǎng)為主干，連接各個智能控制單元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)拓撲結(jié)構(gòu)。
　　
　　2.1班組級網(wǎng)絡(luò)控制器UNO-2053
　　
　　在車間班組級SCADA設(shè)計中，重點需考慮苛刻的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境、穩(wěn)定性以及電磁兼容等問題，同時還要避免操作人員非工作時間使用計算機而造成的不必要的麻煩。為此，選用了ADVANTECH公司的工業(yè)級嵌入式微型PC-UNO2053起數(shù)據(jù)網(wǎng)關(guān)作用，它集計算機、通信、控制于一體，同時與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、抗震動問題，同時具有防塵、抗震、抗沖擊等特性，能滿足苛刻工業(yè)現(xiàn)場要求。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，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時訪問，*沒有接口問題，消除管理層、控制層、現(xiàn)場層之間的各種接口，并可與Internet無縫連接。整個系統(tǒng)在此技術(shù)下被認為是同一控制器，而不是多個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)場總線，它可以連接到每個獨立的智能控制模塊，整個過程和系統(tǒng)被看作成一個邏輯單元，甚至一個獨立的現(xiàn)場控制單元，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)用到實時工業(yè)控制環(huán)境的一大理由，它使網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了從現(xiàn)場控制單元到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)境隨著計算機技術(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。在此之上,運用面向?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)的動態(tài)分配，并及時處理各種擾動，保證系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運行。在整個系統(tǒng)中,每一個環(huán)節(jié)都是以合理的合作策略與通訊的實現(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)計的關(guān)鍵問題之一。
　　
　　3、結(jié)束語
　　
　　企業(yè)信息化是我國國民經(jīng)濟信息化的首要任務(wù)，而企業(yè)綜合自動化是企業(yè)的發(fā)展方向。基于Web的SCADA給企業(yè)信息化奠定了堅實的基礎(chǔ)。實現(xiàn)企業(yè)信息化與綜合自動化，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，實現(xiàn)計算機協(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則為該信息平臺提供了強有力的信息硬件平臺和有效的解決方法。我們相信，隨著我國企業(yè)信息自動化步伐的加快，會有更多的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。