摘 要 本文以揚子水廠企業(yè)網設計、實施為背景，討論了異構系統(tǒng)之間的信息集成，實現(xiàn)管控一體化的一種思路和方法。而這種系統(tǒng)間信息集成正是今后控制系統(tǒng)發(fā)展的要求。采用Intellution公司的IFix系列產品，很好的解決了此類需求。 關鍵詞 信息集成 ifix iWeb服務器 DDE 0．引言 所謂異構是指系統(tǒng)中包含了不同的操作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫及應用軟件，這種大量存在的相互獨立，自成體系的控制系統(tǒng)形成的自動化孤島，使得系統(tǒng)各個部分間的信息不能自動地交換，難以保證信息間的正確的、高效的共享和交換。所以，異構環(huán)境下信息集成要求實現(xiàn)：1）不同通信協(xié)議間的共存； 2）不同數(shù)據(jù)庫間的相互訪問；3）不同商用軟件間必要的接口。即所謂的計算機網絡集成、數(shù)據(jù)庫集成、應用集成。對于此類問題，采用的INTELLUTION公司的IFix系列的產品提供了很好的解決方案。 目前，國內企業(yè)控制系統(tǒng)發(fā)展階段恰處在由各自獨立的車間級控制系統(tǒng)向全企業(yè)的MIS系統(tǒng)的轉化期。為了逐步實現(xiàn)對揚子水廠有關“人、財、物、產、供、銷”等要素的全廠資源管理（ERP），使該廠信息流和物資流有機地集成優(yōu)化而達到以最低的成本獲得最大的經濟效益，基于此，我們采用了IFix監(jiān)控軟件加Iweb服務器發(fā)布的方案，組建了水廠信息網絡系統(tǒng)。 1．水廠工藝流程 揚子水廠的工藝流程如圖1所示，該廠的水源位于八卦洲附近，直線距離水廠本部約4.7公里，江水自取水車間抽入流至廠本部。在供水車間先經過一次加藥、加氯消毒進入沉淀池，加礬沉淀進入過濾池，之后分為工業(yè)用水和生活用水兩部分，分別送往廠區(qū)使用或生活區(qū)飲用。生活用水還要經過二次加氯消毒處理。另外，水廠還自備兩個污水處理的凈水車間。本次系統(tǒng)建設中，是將取水車間、供水車間、凈水二車間（凈一車間情況相同，但仍在改造期。）和廠調聯(lián)網，形成綜合采用工業(yè)控制技術、數(shù)據(jù)庫技術、網絡信息技術，信息表現(xiàn)技術等，建立網絡環(huán)境下的管控一體化的信息處理系統(tǒng)。 由于車間各自不同的技術特點，先后不同的改造時期，各車間的控制系統(tǒng)大體情況如下：取水車間采用Modicon Compact系列的PLC控制器，通訊協(xié)議為Modbus；供水車間中控主體采用研華ADAM-4000系列數(shù)據(jù)采集模塊，其中加礬工段有一個PLC控制器，低硅泵房工段也是ADAM-4000系列數(shù)據(jù)采集模塊。三者之間數(shù)據(jù)需要交互；凈二車間采用Honywell公司的Scan3000 DCS系統(tǒng)。最后，各車間的數(shù)據(jù)在廠調匯總，實現(xiàn)統(tǒng)一調配、集中監(jiān)控、實時發(fā)布，并在今后準備送往揚子石化公司信息中心。 2．體系結構模型 2.1原理模型 基于此，開發(fā)出一種符合需求的生產過程實時信息集成系統(tǒng)---這是基于B/S/C（Browse/Sever/Collection）模型的Web發(fā)布應用體系結構。很好解決了與企業(yè)Intranet的有效集成。如圖2所示： 下面逐一解釋： 用戶服務層，向用戶提供可視界面，用戶通過瀏覽器向數(shù)據(jù)管理層發(fā)出服務請求，獲得信息服務。 數(shù)據(jù)管理層，接受用戶服務層的請求，向用戶服務層返回結果；向數(shù)據(jù)采集層發(fā)出請求，接受返回結果，并進行加工、處理和維護。 數(shù)據(jù)采集層，與各裝置的控制系統(tǒng)互聯(lián)，進行數(shù)據(jù)采集；向數(shù)據(jù)管理層發(fā)送數(shù)據(jù)。 而采用Intellution公司的IFix系列的產品以此原理為基礎，提供了企業(yè)很好的解決方案。下面詳細介紹。 2.2實際網絡結構 按照上面的原理模型組建的水廠信息系統(tǒng)的網絡結構,網絡結構采用星型。如圖3所示： 其中的技術方案及技術關鍵包括： 1）根據(jù)水廠各車間物理位置分散、距離比較遠的特點，局域網內部主干網絡采用光纜傳輸，再通過集線器分配給各用戶。 2）網絡操作系統(tǒng)軟件平臺采用WINDOWS 2000 SERVER，數(shù)據(jù)庫采用SQL SERVER，各子系統(tǒng)通訊開發(fā)采用高級語言VB。這也是考慮到IFix系列的產品對VBA很好的集成。 3)實現(xiàn)生產調度網絡與管理網絡的對接通訊。 4)開發(fā)生產、調度、計劃、設備等子系統(tǒng)，并建立水廠WEB網站和內部郵件系統(tǒng)。這部分由IWEB服務器完成。 3．用戶服務層 由于在廠部、取供水的上位機都采用Intellusion公司I Fix的監(jiān)控軟件，所以在WWW服務器上采用IFIX 和Iweb Server軟件。Iweb Server軟件提供的用戶服務層的服務由Active X結合Html實現(xiàn)，將客戶端的請求和可視界面封裝到Active X控制中，當用戶首次訪問時，自行下載、注冊和運行。通過Iweb Server軟件實現(xiàn)局域網用戶或遠程撥號用戶通過WEB瀏覽器訪問現(xiàn)場各種原始數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)及歷史數(shù)據(jù)畫面。 4．數(shù)據(jù)管理層 4.1基本管理方式 數(shù)據(jù)服務層實現(xiàn)基本數(shù)據(jù)處理活動，包括存儲、修改、更新以及數(shù)據(jù)庫相關服務。由于企業(yè)的生產裝置比較分散，數(shù)據(jù)來源、存儲是分布的，數(shù)據(jù)的處理和去向也是分布的，導致數(shù)據(jù)服務層的特點是分布式處理。 對于內存數(shù)據(jù)庫，如數(shù)據(jù)存放于NT服務器。在NT中建立內存數(shù)據(jù)庫，即可以通過NETDDE進行動態(tài)數(shù)據(jù)交換，也可以通過TCP/IP等技術的編程實現(xiàn)。 對于DBMS，如數(shù)據(jù)存放于ORACLE或SQL SEVER等關系數(shù)據(jù)庫，通過開放的數(shù)據(jù)庫互聯(lián)接口（ODBC），進行數(shù)據(jù)訪問，也可以通過數(shù)據(jù)庫客戶端專用接口進行數(shù)據(jù)訪問。 4.2實際應用 在本項目中，上位機監(jiān)控軟件除了凈二車間的Scan3000 DCS外，大都是Fix系列的。這兩套軟件本身對NETDDE和ODBC都提供了良好的支持，但各自的定義的格式并不相同，所以在相互通訊上不能順利組態(tài)應用。由此，在廠網一級，我們統(tǒng)一采用了由VB編程使用TCP/IP技術中的Socket套接字的解決方案。它又有兩類協(xié)議可以利用：一種是TCP協(xié)議，這需要傳送數(shù)據(jù)前首先建立連接，錯誤的數(shù)據(jù)將會自動重發(fā)，因而可靠性好，但網絡負擔較重；另一種是UDP協(xié)議，這種用戶數(shù)據(jù)文報協(xié)議是一個無連接協(xié)議，發(fā)送方只負責發(fā)送數(shù)據(jù)，因此不能確保數(shù)據(jù)傳輸完全正確，但它占用的網絡資源較少。由于數(shù)據(jù)傳輸量較少，用戶對數(shù)據(jù)刷新率要求不高，綜合考慮下，采用了UDP協(xié)議。具體Socket編程結構如圖4所示。 所以，取水車間、供水車間和凈二車間的上位機之間的相互數(shù)據(jù)傳輸以及向廠調的數(shù)據(jù)傳輸都采用了這種方式。最后，由廠調的IFix數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)發(fā)送至WEB服務器上的SQL SEVER，實現(xiàn)網絡實時、歷史數(shù)據(jù)發(fā)布。 另在供水車間一級各IFix之間的數(shù)據(jù)傳輸都采用IFix內部所支持的NETDDE通訊。格式如下四部分：=\\計算機名\NDDE$|DDEShare.DDE!項。計算機名，是服務器節(jié)點的計算機或工作站的名字；NDDE$，是一個保留名，它確定NetDDE用于數(shù)據(jù)傳輸；DDEShare，是一個DDEShare名，它將為你配置通信聯(lián)系的每一個應用程序和主題。這定義的一個別名，當指定地址時確定將該共享名增加到DDE后。項名，它是用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)莫毩⒉糠?，這取決于服務器應用中保存數(shù)據(jù)的方式?？蛻舳撕头掌鞫巳绱嗽O定即可實現(xiàn)相互之間可靠的、安全的數(shù)據(jù)傳輸通訊。 5．數(shù)據(jù)采集層 5.1凈二車間Scan3000 DCS系統(tǒng) 霍尼韋爾Scan3000/S9000集散控制系統(tǒng)是由經長期現(xiàn)場運行檢驗的監(jiān)控與網絡系統(tǒng)軟件包。Scan3000系統(tǒng)采用的以太網TCP/IP通訊連接方法，基于Client/Server結構的監(jiān)控與網絡系統(tǒng)集成方案，可根據(jù)用戶的生產需求非常方便地擴展用戶的系統(tǒng)。Scan3000服務器軟件運行在Windows NT網絡操作系統(tǒng)環(huán)境下。Scan3000服務器維護整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)庫。這意味著可非常方便地通過網絡來監(jiān)視、控制當前的生產過程并采集歷史數(shù)據(jù)、打印數(shù)據(jù)報表。 相應的組態(tài)內容非常簡捷的。程序下裝后生成一個過程數(shù)據(jù)庫PDB，從S9000中獲取數(shù)據(jù)。再做好相應的DDE服務器端的配置即可向外傳送數(shù)據(jù)。 5.2供水車間ADAM數(shù)采系統(tǒng) 本次采用的ADAM-4000系列模塊，這是一種內置微處理器、變送器和計算機接口的智能設備 ,用戶可以通過計算機以RS— 485通訊協(xié)議 ,發(fā)出ASCII碼專用命令集對模塊進行遙控。模擬量輸入模塊是ADAM-4017，為毫伏級、伏級電壓和電流輸入信號；數(shù)字量 I/O模塊是ADAM-4050，為輸入、輸出開關量信號；通訊模塊是ADAM-4520(RS -232/RS -485轉換器 )計算機沒有RS-485接口時 ,可用此模塊轉換。此外，還加了一些ADAM –4510模塊，這是RS-485中繼器。 在IFix監(jiān)控軟件中對ADAM組態(tài)也是比較方便的。主要的內容包括： 1） 通道定義，即定義Ifix的SCADA節(jié)點和過程硬件之間的通訊途徑，包括網絡硬件的波特率和其它的通訊設值。 2） 設備定義，即定義單個設備，所指定的硬件類型和其它設備不同的配置。包括設備名、設備地址、設備型號。 3） Poll（輪詢）記錄定義，在一個設備的數(shù)據(jù)塊里，定義指定的參數(shù)。包括初始地址和數(shù)據(jù)類型，以及輪詢時間和等待時間的定義。 5.3取水車間PLC系統(tǒng) 取水車間上位機采用IFix監(jiān)控軟件，下位機采用Concept的組態(tài)軟件。通訊協(xié)議為Modbus協(xié)議。上、下位機數(shù)據(jù)通訊時，同時設置好通訊用的COM口,并對端口進行參數(shù)設置。主要參數(shù)如下：Baud Rate(波特率):9600；Date Bits（數(shù)據(jù)位）:8；Parity（奇偶位）:Even；Stop Bits（停止位）:1。 6．結束語 該信息集成系統(tǒng)結合企業(yè)Intranet/Internet建設，改造與發(fā)展了原有的生產過程監(jiān)控系統(tǒng)，并采用了較為先進的網絡技術數(shù)據(jù)采集層針對性強，普遍性和可移植性好，安全可靠；客戶端使用方便，交互性好，免維護；通過擴展可以支持ＰＬＣ、智能儀表、現(xiàn)場總線和各種數(shù)采系統(tǒng)等設備。整個系統(tǒng)將企業(yè)的生產過程與管理緊密地結合起來，初步實現(xiàn)了企業(yè)全面生產、控制和管理的自動化，為實現(xiàn)今后水廠的MIS系統(tǒng)打下了堅實的基礎。 參考文獻 [1]陽憲惠主編《現(xiàn)場總線技術及其應用》 清華大學出版社 1999年6月第一版 [2]Schneider Automation 《Modicon