摘 要 本文以揚子水廠企業網設計、實施為背景，討論了異構系統之間的信息集成，實現管控一體化的一種思路和方法。而這種系統間信息集成正是今后控制系統發展的要求。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 所謂異構是指系統中包含了不同的操作系統、控制系統、數據庫及應用軟件，這種大量存在的相互獨立，自成體系的控制系統形成的自動化孤島，使得系統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，異構環境下信息集成要求實現：1）不同通信協議間的共存； 2）不同數據庫間的相互訪問；3）不同商用軟件間必要的接口。即所謂的計算機網絡集成、數據庫集成、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，國內企業控制系統發展階段恰處在由各自獨立的車間級控制系統向全企業的MIS系統的轉化期。為了逐步實現對揚子水廠有關“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監控軟件加Iweb服務器發布的方案，組建了水廠信息網絡系統。 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，之后分為工業用水和生活用水兩部分，分別送往廠區使用或生活區飲用。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。）和廠調聯網，形成綜合采用工業控制技術、數據庫技術、網絡信息技術，信息表現技術等，建立網絡環境下的管控一體化的信息處理系統。 由于車間各自不同的技術特點，先后不同的改造時期，各車間的控制系統大體情況如下：取水車間采用Modicon Compact系列的PLC控制器，通訊協議為Modbus；供水車間中控主體采用研華ADAM-4000系列數據采集模塊，其中加礬工段有一個PLC控制器，低硅泵房工段也是ADAM-4000系列數據采集模塊。三者之間數據需要交互；凈二車間采用Honywell公司的Scan3000 DCS系統。最后，各車間的數據在廠調匯總，實現統一調配、集中監控、實時發布，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，開發出一種符合需求的生產過程實時信息集成系統---這是基于B/S/C（Browse/Sever/Collection）模型的Web發布應用體系結構。很好解決了與企業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據管理層發出服務請求，獲得信息服務。 數據管理層，接受用戶服務層的請求，向用戶服務層返回結果；向數據采集層發出請求，接受返回結果，并進行加工、處理和維護。 數據采集層，與各裝置的控制系統互聯，進行數據采集；向數據管理層發送數據。 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）網絡操作系統軟件平臺采用WINDOWS 2000 SERVER，數據庫采用SQL SERVER，各子系統通訊開發采用高級語言VB。這也是考慮到IFix系列的產品對VBA很好的集成。 3)實現生產調度網絡與管理網絡的對接通訊。 4)開發生產、調度、計劃、設備等子系統，并建立水廠WEB網站和內部郵件系統。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，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軟件實現局域網用戶或遠程撥號用戶通過WEB瀏覽器訪問現場各種原始數據、實時數據及歷史數據畫面。 4．數據管理層 4.1基本管理方式 數據服務層實現基本數據處理活動，包括存儲、修改、更新以及數據庫相關服務。由于企業的生產裝置比較分散，數據來源、存儲是分布的，數據的處理和去向也是分布的，導致數據服務層的特點是分布式處理。 對于內存數據庫，如數據存放于NT服務器。在NT中建立內存數據庫，即可以通過NETDDE進行動態數據交換，也可以通過TCP/IP等技術的編程實現。 對于DBMS，如數據存放于ORACLE或SQL SEVER等關系數據庫，通過開放的數據庫互聯接口（ODBC），進行數據訪問，也可以通過數據庫客戶端專用接口進行數據訪問。 4.2實際應用 在本項目中，上位機監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應用。由此，在廠網一級，我們統一采用了由VB編程使用TCP/IP技術中的Socket套接字的解決方案。它又有兩類協議可以利用：一種是TCP協議，這需要傳送數據前首先建立連接，錯誤的數據將會自動重發，因而可靠性好，但網絡負擔較重；另一種是UDP協議，這種用戶數據文報協議是一個無連接協議，發送方只負責發送數據，因此不能確保數據傳輸完全正確，但它占用的網絡資源較少。由于數據傳輸量較少，用戶對數據刷新率要求不高，綜合考慮下，采用了UDP協議。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據傳輸以及向廠調的數據傳輸都采用了這種方式。最后，由廠調的IFix數據庫將數據發送至WEB服務器上的SQL SEVER，實現網絡實時、歷史數據發布。 另在供水車間一級各IFix之間的數據傳輸都采用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用于數據傳輸；DDEShare，是一個DDEShare名，它將為你配置通信聯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，它是用于數據傳輸的獨立部分，這取決于服務器應用中保存數據的方式?？蛻舳撕头掌鞫巳绱嗽O定即可實現相互之間可靠的、安全的數據傳輸通訊。 5．數據采集層 5.1凈二車間Scan3000 DCS系統 霍尼韋爾Scan3000/S9000集散控制系統是由經長期現場運行檢驗的監控與網絡系統軟件包。Scan3000系統采用的以太網TCP/IP通訊連接方法，基于Client/Server結構的監控與網絡系統集成方案，可根據用戶的生產需求非常方便地擴展用戶的系統。Scan3000服務器軟件運行在Windows NT網絡操作系統環境下。Scan3000服務器維護整個系統的實時數據庫。這意味著可非常方便地通過網絡來監視、控制當前的生產過程并采集歷史數據、打印數據報表。 相應的組態內容非常簡捷的。程序下裝后生成一個過程數據庫PDB，從S9000中獲取數據。再做好相應的DDE服務器端的配置即可向外傳送數據。 5.2供水車間ADAM數采系統 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通訊協議 ,發出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監控軟件中對ADAM組態也是比較方便的。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，在一個設備的數據塊里，定義指定的參數。包括初始地址和數據類型，以及輪詢時間和等待時間的定義。 5.3取水車間PLC系統 取水車間上位機采用IFix監控軟件，下位機采用Concept的組態軟件。通訊協議為Modbus協議。上、下位機數據通訊時，同時設置好通訊用的COM口,并對端口進行參數設置。主要參數如下：Baud Rate(波特率):9600；Date Bits（數據位）:8；Parity（奇偶位）:Even；Stop Bits（停止位）:1。 6．結束語 該信息集成系統結合企業Intranet/Internet建設，改造與發展了原有的生產過程監控系統，并采用了較為先進的網絡技術數據采集層針對性強，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、現場總線和各種數采系統等設備。整個系統將企業的生產過程與管理緊密地結合起來，初步實現了企業全面生產、控制和管理的自動化，為實現今后水廠的MIS系統打下了堅實的基礎。 參考文獻 [1]陽憲惠主編《現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