用万用监测控制器的分布数据库控制管理一体化平台.doc

AutoNet64型万能采集控制管理平台徐绍衡 常熟市电子仪器厂215500摘 要AutoNet64万能采集控制管理平台是国内首创的新一代网络数据库式PLC控制器，已打进军舰和民船建造市场，可以在工业控制领域全面推广，用以全面替代进口设备，降低成本及优化工业控制系统，有较大的意义。本文介绍AutoNet64的特点、关键技术和应用。PLC可编程控制器是工业自动化的基础产品及技术，目前市场上西门子S7等PLC产品均是上世纪八十年代发展起来的“分布式控制技术DDC”级产品，PLC利用RS485通讯来组合系统。进入二十一世纪以来，网络信息技术的高速发展，以数据库为基础的信息平台的建立文献2， PLC成为信息平台的一员，传统的PLC无法适应新技术发展需要，要求PLC网络数据库化，为此出现了新一代的网络式PLC，例如AutoNet64型等，采用新一代的ETN现场总线，不需要通信，编程全自动，具有功能全面、每个端子输入传感器品种可编程、输出输入可编程、网络响应速度高、平台数据库信息共享、新一代的逻辑表格式编程语言等优点，功能有逻辑控制、模拟量控制、定时与按钮逻辑、专用控制、PID调控、驱动灯及仪表、免驱串口连接等等，比西门子S7功能更强大，性能更优越，能满足新一代船舶自动化产品的发展需要。中国的工业控制与船舶控制大量采用西门子等国外公司品牌的可编程PLC控制器，据市场调查，仅上海市的公用事业单位每年采购西门子PLC控制器约6万台，国内没有PLC品牌，实际上工业控制的基础核心技术掌握在国外公司手中。多年前国内也有人开发PLC控制器，但均没有大量进入市场，其主要原因是以技术仿制为主没有创新，工艺上也赶不上国外产品。目前我们采用发明专利创新技术，在继承国际上PLC技术基础上创新，发展新一代的PLC技术，经十年努力，开发出“AutoNet64型万能采集控制管理平台”，已打进军舰与民用船舶设备建造市场，除国内大量应用外，产品已出口到世界四大洲，在工业控制领域也有应用。AutoNet64其功能上继承PLC并进行创新发展，其工艺采用国际一流的全自动贴片等新工艺，其可靠性在军舰上应用证明十年无故障，已成为一项成熟的新技术，其价格仅为进口的几分之一，可以在工业控制领域全面推广，用以替代进口设备，降低成本及优化工业控制系统。AutoNet64继承了PLC的二次编程万能控制的全部功能，但不采用仿造而在方式方法上有很多创新，其主要创进特点如下：1。国外PLC设计较早，没有采用飞速发展的网络化技术，而A utoNet64采用了“分布数据库式大容量高速响应实时控制网络”AutoNet专利技术组成ETN现场总线平台，采用分布式网络数据库（由于数据库没有服务器，也称为虚拟数据库），网络所有节点高速共享全平台数据（即共享所有节点的I/O），彻底淘汰了RS485、RS232、CAN等又低速又麻烦的通讯方式，也为控制与管理一体化提供了方便的方法，采用“逻辑表格式编程语言”大大简化了编程，使PLC进入了网络化数据库芯一代。2。随着经济的发展与科技的进步，工业控制和造船工业设备应用机器人愈来愈普遍，节能减排也需要机器人，工业机器人也愈来愈复杂，常规的计算机通讯网络PLC用于机器人神经网络速度指标低，愈来愈力不从心，必须发展高标准的AutoNet工业机器人动态响应一毫秒以内的神经网络，同时也必须创新发展与神经网络配套的节点PLC万能采集控制管理技术、高速液晶屏、远程电脑等产品，构成一整套工业机器人产品技术。3工业监控信号品种多，传统的PLC采用一个信号一个品种I/O，I/O品种多，管理维护复杂，AutiNet64采用可编程自动选择放大器品种，每个端子输入输出可编程，每个输入传感器品种可编程，使整机一个品种，大大简化系统，是一大创新。 4对于大型系统的控制与管理，往往需要三万点以上的实时信号容量，国际上很难解决，“AutoNet64型万能采集控制管理平台”能实现64000点超大容量，而且在大容量时其动态响应仍能达到毫秒级，可以满足大型系统的需要，对于中小系统应用性能更好。 5数据平台采用路由器联接传统的串行通讯设备，使现有的RS485、RS232、CAN等设备直接读写网络数据库，也提高了串行设备的效率。 6目前市场上5至15英寸的彩色工业级组态显示器支持本平台格式，能直接用以太网口连通，作为局部网络组高速组态显示屏；用各种电脑也能方便地联接本平台作远程遥控与监视，从而组成整套工业控制系统。AutoNet64的技术关键 1。把发明专利ZL00125634.3“分布数据库式高速响应实时控制网络” 文献3的原理集成为一块被称为AutoNet的芯片（或组件），在PC电脑上也用相同的原理集成为一个被称为Udboard的驱动软件，作为本一体化平台每个节点连接平台的接口，也称为ETN现场总线接口。 2。平台采用现有的以太网介质作为物理接口平台，速度比CAN快1000倍，保证平台实施经济易得，同时也保证了本专利平台的性能。为了保证工业系统的设备和数据传送的可靠性，本平台采用双套以太网并用及单网连发二个相同报文的冗余设计。同时以太网可以方便地实现无线远距离传送及因特网全球传送，是CAN无可比拟的。 3。据发明专利ZL00125634.3，平台数据传播是一个数据库概念接口，采用单区广播方式（相当于组播）发送，每个标准报文接收或发送一个数据库数据。接口快速发送实时变化数据库数据，同时慢速发送非变化历史数据，因此每个用户接口必须设一个全网数据库存储块，用以存储历史数据库，同时收到实时变化数据马上刷新数据库，才能实现接收到全网数据库，实现其平台信息传播响应小于1毫秒。每个节点均收到全网数据，全网络数据库每个节点共享，同时也实现了节点即插即用文献1。 4。万用监测控制器的结构见附图一，除常规电路及ETN现场总线接口外的实用新型专利文献4原理：一是将各种传感器品种的输入归结成8种放大器（数量可增减），用可编程逻辑选择，使控制器每个端子可编程为任何传感器输入，也可以可编程为输出，成为万用监测控制器；二是吸收国际上通用PLC可编程逻辑控制器的原理，用专用EEPROM逻辑组成全功能可编程逻辑控制器，并扩展模拟量逻辑控制和PID调控。因此本万用控制器能够取代国际上PLC控制器，也能够取代各种采集控制器，而且PLC功能更多，一物全能又方便维护文献5。 双以太网信息平台2号平台ETN现场总线接口1号平台ETN现场总线接口EEPROM 可编程逻辑 CPU（STC11F32XE）A/DA/DA/DA/DA/DA/DA/DADS7852AMPAMPAMPAMPAMPAMPAMPTL5F14 输出输入开关矩阵 64路输入输出端子 附图一 万能监测控制器结构 5。万用监测控制器采用“逻辑表格式编程语言”，直接用共享数据库号及逻辑关系填表，比国际上的PLC编程“继电器逻辑图”及“填表方式”语言更方便直观，功能更齐全。 6。万用控制器采用了每个控制器64个信息点，平台上最多可插接万用控制器1000台，总共64000点，并可以插接1000台PC电脑，PC电脑可用现有的组态软件或VB、VC编制的软件监控整个系统。 7。为了独立平台上的各种设备和信息的全汇总，万用控制器采用VLAN（超级分区）类似的方法，全平台分成32个分区组播，PC电脑设权限汇总信息，也可以用路由器导通各区数据。 8。平台采用路由器整合现有串口与现场总线等各种规格的设备，使串行设备用标准报文直接读写平台数据库，路由器结构见图二。现场总线MC1482MC232AutoNetSTC11F32XE转换 软件 接平台 接现场总线 附图二 路由器结构 串口连发标准报文格式：引头设备码地址高字节地址低字节数据高字节数据低字节区码结尾5AHXXXXXXXXXXXX0A5H 9。管理系统均使用大型关系数据库，用二种方式实现控制与管理一体化：第一种方法是在管理系统服务器中运行现有的组态软件，利用组态软件中的SQL指令，将64000点实时数据库嵌入到大型关系数据库中，使管理系统可方便地读写实时数据库，实现了控制与管理一体化，用此方法时管理系统还需要服务器；第二种方法是使用发明专利ZL00125634.3的原理，增加报文长度与分布式硬盘检索协议，构成一个高速分布式管理数据库，将大型关系数据库移植使用高速分布式管理数据库，实时数据库与管理数据库一体，实现控制与管理一体化，此方法不需要服务器，可靠性高，并可大大提高管理系统的运行速度，但软件需进一步开发。以上9项独创技术的组合，就构成了一套完整的工业控制与管理一体化平台信息系统，见文献3。AutoNet64的应用方法一AutoNet64的应用系统 下图为AutoNet64系统图。 1由二套以太网交换机并联组成双以太网链路平台，每台交换机最多48口，每个链路最多50台交换机链接，系统所有上下层监测、控制、管理节点全部插入该双以太网链路平台。由于以太网交换机口之间是电气隔离的（1000V）,只通过信号，因此平台所有节点之间是安全隔离的。 2根据发明专利ZL00125634.3的原理，平台上有一个共享的网络数据库，平台上所有节点均共享读写网络数据库，不再需要通信。 3AutoNet64模块每个64点带四个I/O，可用二根网线连接平台，也可以用无线接入器远程接入平台。 4路由器用以连接串口现场总线，也用二根网线或无线接入器连接平台。 5具有ETN现场总线接口的专用单元，也用网线或无线接入器连接平台。 6有线、无线AutoNet64模块、专用单元及路由器总数不超过1000台。 7低成本的组态显示器和区域电脑用网线或无线接入器连接平台。 8中央电脑和管理电脑也用网线或无线接入器连接平台，也可用因特网远程传送，需要时增加服务器，各种电脑及组态显示器总数不超过1000台。二AutoNet64平台与管理系统的软件连接方法管理指挥系统与AutoNet64平台的软件连接方法有二个，见下图所示：1管理指挥部系统如果用VB、VC编制的，管理系统内增加指令可以直接读写平台实时数据库，不必用专用连接软件，直接读写制令如下： （1）管理指挥软件读入一个实时数据库的指令码： Text1(n).LinkItem = “itemaXX” Text1(n).LinkTopic =”udboardaread” Text1(n).LinkMode = 1 （2）管理指挥软件写出一个实时数据库的指令码： Text1(n).LinkItem =”itemaXX” Text1(n).LinkTopic =”udboardaread” Text1(n).Link.Mode = 2 Text1(n).Link.Poke 2管理指挥系统如果使用大型关系数据库SQL或Oracle ： 使用组态软件INTOUCH连接AutoNet64平台，用INTOUCH中的SQL多条指令将平台64000个实时数据库双向嵌入到大型关系数据库SQL或Oracle中，实现管理与控制一体化。AutoNet64的推广意义 1AutoNet64万用采集控制管理平台的开发成功使国际上发展了二十多年的PLC可编程控制产品及技术发展到一个新阶段，AutoNet64是新一代的PLC产品及技术，具有网络数据库化的信息时代的特点，是一种创新发展。 2AutoNet64的“逻辑标格式语言”是目前PLC所用的“继电器逻辑图”及“填表方式”二种二次编程语言的综合与发展，大大简化了PLC二次编程的方法，也是一种创新发展。 3二十多年来，PLC技术一直是国外垄断的外商品牌，没有中国的知识产权，AutoNet64万用采集控制管理平台完全是中国的知识产权，由中国制造，成本仅国外价格的几分之一，对我国从“生产大国”向“技术强国”的发展有很大的意义。 4AutoNet64万用采集控制管理平台目前已经打入军舰建造及民用船舶建造的国内外市场，现在正全面地进军工业控制大市场，对我