浅谈企业管控一体化系统集成解决方案.doc

浅谈企业管控一体化系统集成解决方案所谓管控一体化，是指将企业内现场控制、过程控制、经营管理、市场管理等各层次智能设备互联成多层次企业网络，实现信息汇通和数据共享，图1为企业管控一体化的基本结构。从图中可以看出，企业内的信息集成是实现管控一体化的关键。一、企业管控一体化进程中存在的问题企业管控一体化的一个基本要求是“开放”，即使用“即插即用”的软硬件，通过严格的通讯标准，使各层次应用软件高度集成。开放不是形式上或表面上的“集成”，它必须在设备、数据库和应用软件间建立通用、高效的信息传递机制，使最终用户的各种设备、应用软件高效地集成在一起，以降低投资并实现高效管理。DCS、SCADA及PLC是实现企业现场控制、过程控制的基础，它们技术成熟、应用广泛。但各厂家早期的DCS、SCADA及PLC自成封闭的通信体系，难以实现企业内各种系统的集成与通讯。在生产现场，存在着大量的异构设备，它们来自于不同厂商、遵从不同的通讯协议，只能组成各自的控制系统与特定的应用软件通讯。如果现场设备与应用软件之间难以实现开放的、无缝的联接，将严重制约企业管控一体化的实现。传统的解决办法是为每个设备单独编程相应的接口驱动程序，但存在以下缺陷：一是厂商需花费大量的精力和财力，为每个设备开发相应的接口驱动程序，驱动程序没有经过长时间的验证和测试，存在不稳定因素。二是设备不具有互操作性，使用中硬件的升级、变更和增加都可能引起接口驱动程序的变化，还需二次开发投资。三是由于每个应用软件有各自的驱动程序，当多个应用软件读取同一数据源时，会经常发生冲突。四是限制了用户对软件和设备的自由选择。为使未来的现场设备与应用软件具有真正的开放性和无缝联接、便于用户自由选择和系统的集成及扩展，现场通讯、软件接口、现场设备功能定义必然要求有统一的标准。二、企业管控一体化过程中集成技术1多种系统的集成。(1)现场控制网络多种系统的集成。是指现场总线控制系统FCS与传统控制系统(DCS、PLC)的集成、各DCS/PLC系统之间的集成、各种现场总线控制系统PCS之间的集成。一是现场总线控制系统FCS与DCS的集成。DCS应用广泛、技术成熟、控制功能丰富，尤其它在先进控制方面已有多年应用。现场总线一次性投资大、通讯速率相对慢、功能模块一般只能解决基本的控制问题，而且在现有技术条件、市场条件和接受理解观念下，FCS还不能完全取代DCS，因而应考虑两者的集成，以综合DCS和FCS的优势，即FCS实现基本的测控回路，DCS作为高一层的管理协调者实现复杂的先进控制和优化功能。二是现场总线控制系统FCS、DCS与PLC的集成。PLC应用广泛、技术成熟、控制功能丰富、市场占有率高，适合用作逻辑联锁复杂的应用场合。在现有技术条件、市场条件和接受理解观念下，DCS、FCS还不能完全取代PLC，因而应考虑三者的集成，以综合PLC、DCS和FCS的优势，即逻辑联锁比较复杂的场合使用PLC，FCS实现基本的测控回路，DCS作为高一层的管理协调者，实现复杂的先进控制和优化功能。三是多种FCS的集成。对于多种FCS的集成，首先要解决不同通信协议的转换问题，重点研究不同现场总线设备的互操作性和统一的组态、监控和监控软件的研制，以实现无缝集成而不损失或者影响各个独立系统的功能和性能。(2)管理网络与控制网络的集成。企业管理过程中，大量的数据来自控制网络，只有将控制网络与上层管理网络互联，才能真正实现企业的动态管理，即管控一体化。常用的集成方案有：一是办公自动化局域网TOP/制作自动化协议MAP网/DCS网/PLC网或Fieldbus（三层网）；二是LAN(以太网)/DCS网、PLC网或Fieldbus（两层网）；三是LAN/PLC+DCS+ Fieldbus（三层网），PLC+DCS+ Fieldbus是指PLC、FCS与DCS集成之后再接入以太网。EtherNET因成本低、开放性好、有广泛的开发软硬件的支持，为大多数LAN所采用。为实现上述现场设备系统网络的互联，用户厂商需开发相应的接口驱动程序接口通信程序或采用网关。2多种技术的集成。(1)设备互操作技术。它包括两方面的含义：一是设备的可互换性，指来自不同厂商的设备可以用同一功能的同类设备互换，而不牺牲控制系统的集成度；二是设备的可互操作性，指来自不同厂商的设备可以相互通信，还能正确理解所交换数据的含义，并能在不同环境中完成其功能。实现互操作性有两大关键技术：功能块和设备描述。(2)通用数据交换技术。常用的通用数据交换技术有：一是DDE动态数据交换技术&NetDDE网络动态交换技术。DDE& NetDDE实现简单且效率高，交换数据双方无需知道对方系统的运行机制，是应用最广的数据交换技术。目前几乎所有Windows环境下的工控软件都支持DDE& NetDDE，如Citect、FIXfIFIX、WinCC、RSview及Intouch等软件都提供了功能齐全的DDE函数和通信接口。二是ODBC开放数据库互联技术。ODBC是关于开放数据库互联的标准，是一种可以用来在不同数据库系统中存取数据的标准接口。它要求应用程序通过标准的SQL语言访问数据库，它使应用程序具有很高的互操作性，其开发性为程序集成提供了便利。三是COMfDCOM组件对象模型。COM是微软提出的一个“工业标准”软件结构，是一种定制的方法。COM提供了接口和内部组件通信的标准，包括COM核心、结构化存储、统一数据传输、智能命名和系统级的实现（COM库）。COM是DCOM、ActiveX和OLE的技术核心。DCOM把COM技术扩展到网络，可作为分布式应用系统的基本架构。四是ActiveX控件。ActiveX控件是对广泛使用的OLE控件技术的更新和升级，依赖于COM技术；它包括结构化的存储技术、自动化技术、实时激活技术、属性页技术、永久对象技术、可连接对象机制等；它是一个开放的、集成的平台，允许程序开发者、网页制作者制作可移植的应用程序和用于Web网页发布的交互式内容。五是OPC技术。OPC技术完全支持分布式应用和异构环境下应用程序之间软件的无缝集成和互操作性，它使设备层、自动化层以及信息层之间的协同工作成为了可能。OPC技术是解决系统信息集成和共享的最理想手段，通过OPC接口，可以在设备与应用程序之间建立开放的、具有可互操作性的联接。软硬件制造商可以将开发驱动程序的大量精力与资金投放到单一OPC接口的开发，用户不必再关心集成不同设备的接口问题。OPC接口不仅用于HMI、SCADA、PLC或DCS与数字设备间的联接，也可用于高级应用软件与PLC、SCADA或DCS与数字设备间的联接。工控产品对OPC的支持能力正在成为其综合性能的一个重要方面。为此，国外许多软硬件制造商如Microsoft、Honeywell、Siemens、等公司，都积极加入到OPC基金会组织，所开发的新一代产品都支持OPC接口，可以这么说，现在世界上几乎所有软硬件生产商的产品都支持OPC。OPC技术解决了现场控制、过程控制与管理层应用程序之间联接存在的障碍，必将促进企业管理控制一体化的发展。(3 )EtherNET和TCP/IP工业以太网进入工业现场EtherNET因成本低、开放性好、有广泛的开发硬软件的支持，近年来绝大多数控制系统设备供应商纷纷采用EtherNET作为工厂底层控制网络的信息传输主干，用以连接系统监控设备和现场高级智能设备并采用TCP/IP工业以太网协议，使得工厂的管理可以直接进入控制现场。在工业现场最为典型的应用形式是EtherNET+TCPfIP，基于EtherNET+TCPfIP的传感器、变送器可以直接成为网络的节点，其控制参数和它的状态可以直接在企业信息网络内传输和共享，从而避免了PLC、DCS和FCS因存在多种协议而难集成的局面。三、结束语为使企业能快速应对外部环境的变化，以较低代价来改变经营及生产模式，实现企业管理控制一体化将是一个行之有效的途径，也是将来企业发展的必然。而企业内的