基于UNO和ADAM5510的遠程SCADA系統設計與實(shí)施
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1 開(kāi)發(fā)需求與背景
隨著(zhù)現代工廠(chǎng)信息自動(dòng)化進(jìn)程的加快，企業(yè)內、外部之間的交換信息已不局限于通常意義上的對生產(chǎn)現場(chǎng)狀態(tài)的監視和控制，而是需要把企業(yè)的橫向通信(同一層不同節點(diǎn)的通信)和縱向通信(上、下層之間的通信)緊密聯(lián)系在一起，形成一個(gè)意義更廣泛的綜合管理系統。在PCS層中，只有具有Web功能的SCADA系統，才能滿(mǎn)足企業(yè)信息自動(dòng)化信息平臺的要求，它使采集和監控的數據得以開(kāi)放，能被更多的管理系統、控制系統和使用者所訪(fǎng)問(wèn)。
在塑料絕緣電線(xiàn)電纜生產(chǎn)過(guò)程中，有一極其關(guān)鍵的工序，即：塑膠工序，它是將絕緣PVC塑料擠制在導電線(xiàn)芯上，工藝要求其絕緣厚度必須在公差范圍內，否則為廢品。電線(xiàn)電纜生產(chǎn)廠(chǎng)家對此工藝特別重視，但廢品率仍然較高，為節能降耗，為某電線(xiàn)電纜生產(chǎn)廠(chǎng)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(kāi)發(fā)了一套基于Web的SCADA系統，效果較好，為企業(yè)實(shí)現“工廠(chǎng)信息自動(dòng)化”奠定了堅實(shí)的基礎。
2 系統設計
基于Web的SCADA系統的主要有以下幾部分組成：數據庫和WEB服務(wù)器、現場(chǎng)測控設備、監控設備、交換式以太網(wǎng)、瀏覽器等，其中交換式以太網(wǎng)是數據主通道。要真正實(shí)現基于Web的SCADA，不僅要考慮網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和控制技術(shù)的特點(diǎn),還要考慮現代控制系統的新特性。比如數據傳輸的可靠性和準確性，數據通信的準確性是遠程測控系統的首要要求，沒(méi)有可靠的數據是不可能進(jìn)行控制的。還有某些設備的實(shí)時(shí)性要求，必須保證其優(yōu)先級,另外協(xié)議的簡(jiǎn)單化可實(shí)現少延遲，快速投遞，網(wǎng)絡(luò )數據庫的連接和更新不僅是動(dòng)態(tài)的、實(shí)時(shí)的，而且要有高的編程效率和很好的兼容性，TCP/IP協(xié)議和現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議的兼容性，真正達到數據暢通無(wú)阻。
在設計中，車(chē)間級Intranet主要有車(chē)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(chē)間生產(chǎn)服務(wù)器（用于生產(chǎn)計劃、調度、報表統計等）以及車(chē)間控制服務(wù)器（車(chē)間生產(chǎn)控制流程、生產(chǎn)工藝控制、設備實(shí)時(shí)監控等）組成，與外部連接采用光纖通信介質(zhì)，車(chē)間內部包括各班組服務(wù)器UNO－2053在內的各服務(wù)器均采用100M Ethernet連接?？紤]到設備的實(shí)時(shí)控制要求，采用了PC－Based的Soft PLC ADAM5510控制器為主控制器，ADAM4000為輔助SCADA組件，用以實(shí)時(shí)控制各生產(chǎn)設備的運行。
遠程SCADA系統采用全分布式構架,主站系統和子站系統通過(guò)基于企業(yè)內部IP的數據網(wǎng)絡(luò )連接。遠程監控站、遠程運行站和設備維護站一起構成主站系統，是直接與用戶(hù)接觸的部分，具有友好的人機界面；位于車(chē)間級的各個(gè)UNO則一起構成子站系統,這是與被監控對象密切相關(guān)的部分，所有的監控功能都通過(guò)子站系統作用到被維護對象上。塑膠車(chē)間的基于Web 的SCADA系統結構圖見(jiàn)圖1所示。
為了將系統集成為具有測量、控制、管理功能于一體的測控系統，整個(gè)計算機管理網(wǎng)絡(luò )結構采用B/S（Brower/Server）結構、實(shí)時(shí)數據交換技術(shù)――DDE，并嵌入實(shí)時(shí)數據庫技術(shù)，實(shí)現有效的管控一體化管理。其中工藝控制服務(wù)器由實(shí)時(shí)數據庫、操作臺瀏覽器等組成,主要完成生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監控功能。除安裝常規的Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5、Power Builder 7.0外，還安裝有生產(chǎn)工藝控制在線(xiàn)實(shí)時(shí)服務(wù)實(shí)據庫，以備現場(chǎng)智能控制設備實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)并下載工藝控制參數。生產(chǎn)在線(xiàn)服務(wù)器由數據庫服務(wù)器、辦公用戶(hù)瀏覽器等組成,主要完成生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監視功能和生產(chǎn)數據管理功能，安裝有Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5以及生產(chǎn)調度控制數據庫。車(chē)間Web服務(wù)器由企業(yè)Internet網(wǎng)站和用戶(hù)瀏覽器組成,主要完成遠程數據交互功能。
整個(gè)車(chē)間采用100M快速以態(tài)網(wǎng)為主干，連接各個(gè)智能控制單元PLC以及工藝控制服務(wù)器、生產(chǎn)在線(xiàn)服務(wù)器和車(chē)間Web服務(wù)器，系統采用星型網(wǎng)絡(luò )拓撲結構。
2.1 班組級網(wǎng)絡(luò )控制器UNO－2053【2】
在車(chē)間班組級SCADA設計中，重點(diǎn)需考慮苛刻的工業(yè)現場(chǎng)環(huán)境、穩定性以及電磁兼容等問(wèn)題，同時(shí)還要避免操作人員非工作時(shí)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起數據網(wǎng)關(guān)作用，它集計算機、通信、控制于一體，同時(shí)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結構給控制系統帶來(lái)的散熱、電磁兼容、抗沖擊、抗震動(dòng)問(wèn)題，同時(shí)具有防塵、抗震、抗沖擊等特性，能滿(mǎn)足苛刻工業(yè)現場(chǎng)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。
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