開放式工業過程自動化係統
一（yī）、概述
工業生產過程自動化係（xì）統經過長期不斷的發展（zhǎn），特別是在（zài）充（chōng）分（fèn）利（lì）用計算機技術的（de）基礎上取得了很大的進步，在生產過程中已發揮其重要作用，成為生產過程安全，穩定，自動化運行不（bú）可缺少的工具。
以微處理器為核心的自動化係統，從70年代簡（jiǎn）單PLC(可編程序邏輯（jí）控製器)發展到今天的PLC係統，和（hé）從（cóng）開始僅代替（tì）模擬調節係（xì）統的DCS，發展到今天融（róng）合PLC和DCS及計算機（jī）功能為一體的（de）所謂三電一體（tǐ）化的DCS係統。作為今後工（gōng）業（yè）過程自動化的發展趨勢，國家計委高技術產業發展司於2000年3月15日印發了《工業過程自動化高技術產業化（huà）重大（dà）專項實施（shī）方案》，該（gāi）《實施方案》指出:專項擬支持（chí）以下幾個方麵：
1、工（gōng）業過程自動化新一代主控係統及其綜合（hé）自動化（huà）的開發和產業化，主要包括集散控製係統(DCS)，現場總線控製係統(FCS)和以工業計算機為基礎的開放式（shì）控（kòng）製係統等。重點支持若幹具有工業過（guò）程綜（zōng）合自動化係統產業化能力和開放能力的企業（yè），發（fā）展具有市場竟爭力的產品（pǐn），同時適當支持建設工業（yè）過程自動化的工程化驗證環境與開發能力。
2、先進控製與優化軟件開發與產業（yè）化，主要（yào）包括先進控製技術，過程優化（huà）技術，實（shí）時監控軟件平台，信（xìn）息集成軟件平台，係統集成技術等（děng），專項將重點支持上（shàng）述具有特色和市場價值（zhí）的係列軟件的產業（yè）化。
3、智能儀表，執行器與變送器，成套控製裝置和成套優化係統的開（kāi）發與產業化。
就第（dì）(1)點而言，特別強調了“工業過程自動化新一代主控係統及其綜合自動（dòng）化的開發和產業化。其“綜合自動（dòng）化”就是要打破傳統（tǒng）的計（jì）算機、PLC、DCS的（de）分工界限，構成有機組成的三電一體化的（de）綜合（hé）自動化係統。自從我們1984年提出“三電一體化的綜合自動化係統（tǒng）”的觀點以來，十幾年來的事（shì）實證明這種預計是正確的。促成這種轉變（biàn）的動力是科學技術的發展，是計算機技術、網絡技（jì）術、數據庫技術、顯示技術及多媒體技（jì）術（shù）的發展，而這種發展並沒有停止，並涵蓋著（zhe）更多更（gèng）廣泛的內（nèi）容，如語音技（jì）術、有線和無線通信技術，Web信息服務技術等。所以，當今“綜合自動化”的內涵有著更深刻、更（gèng）廣泛的含義，甚至可以（yǐ）包容我們工作，生活的各個方（fāng）麵。
二、生產過程自動化（huà）係統和生產管理係統的融合
在ISO的六層功能模（mó）型（xíng）中，把從檢測、執行、驅動（dòng）到（dào）公（gōng）司(總廠)一級的控製和管理共分成六層功能。構成這種多層功能（néng）結構的（de）出發點，是按工廠（chǎng）經營、生產管理、控製功能的劃分，而不是（shì）按控製和管理計算機係統硬件結構來劃分（fèn）的（de）。隻不過過去，特別是（shì）七十年代和八十年代初，由（yóu）於當初計算機技術和網絡技（jì）術的（de）限製，以及計算機係統設計人員（yuán）理解的不（bú）充（chōng）分，長期以來，把工廠的計算機係統按六層（céng）功能模型相對應（yīng）的分成六級計算機係統的多層次結構。
隨著計算機（jī）技術（shù）和網絡技術（shù）的發展（zhǎn），越來越暴露這種（zhǒng）多層次計算機係統在數據采集，管理，數據和知識的共享，硬軟件資源共享，數據（jù）通信，軟件（jiàn）開發等等中的各種弊端（duān），特別是在設備（bèi）控製，過程控製，生產控（kòng）製之間。以至很早就有人提出管控（kòng）一體化，或者控製係統就是管理係統的觀點。美國西屋（wū）過程控製的WDPF Ovation係統就是基於這種觀點開發的，可以（yǐ）預計今後更多的工業（yè）過程自動化係統將會朝著這個方向發展。
三、軟PLC和軟DCS
由（yóu）於（yú）計算機技術，特別是芯片（piàn）技術的快速發展，按照摩爾定（dìng）律微（wēi）處器芯的速度性能每18個月將提高一倍。因此，當In Pentium處理器問世後（hòu）不（bú）久，Pentium 2，3以及主頻為1.4GHz的Pentium 4處理（lǐ）器就相繼提供給市場。當廣大用（yòng）戶還未來得及使用Pentium 4處理（lǐ）器時，5月29日In和HP兩家公司就聯（lián）合（hé）推出了64位的（de）Itanium微處理器。自（zì）動化（huà）係統設備製造商和集成商難以跟上硬件技術的發展，往往出現（xiàn）自動（dòng）化係統設備製造商和集成商的自動化係統設備的更新，發展。滯後（hòu）於（yú）計算機技術的發展（zhǎn）。
另一（yī）方麵，當前的各種（zhǒng）PLC和（hé）DCS的開發工具軟件都是和製造商的硬件係統設備捆（kǔn）綁在一起的，即某一（yī）製造商的PLC或DCS的開發工具軟件，隻能在該製造商提供的硬件上使用。對於使用多種PLC和DCS的用戶就要熟悉（xī）和掌握多種PLC和DCS的硬件和軟件，使用戶要投入大量人力和（hé）財力，當更（gèng）換新（xīn）的（de）第三方的PLC和DCS時，就得（dé）重新進行人員培訓，造成資源極（jí）大的浪費（fèi）。同時也使具（jù）有高技（jì）術含量的開發工具軟件的（de）銷售受硬件設備銷售的製約。
在開放式工業計算機（jī）係統日漸成熟的今天，有的PLC和DCS製造（zào）商，為了（le）充分發揮其（qí）在PLC和（hé）DCS開發工具軟件上的優勢和技術（shù）儲備及潛力，zui大限度的保護用戶在軟件人才（cái）和資源的投資（zī），提高其在市場上（shàng）的竟爭力，提出了“軟PLC”和“軟（ruǎn）DCS”的（de）設想和（hé）開始實現。其目的是（shì）使（shǐ）其開發的PLC和DCS的軟（ruǎn）件工具與（yǔ）係統硬（yìng）件設備分離，可以裝載（zǎi）在（zài）各種開放式工業計算機（jī）係（xì）統的硬軟件平台（tái）上，不僅方（fāng）便了用戶，而且也解除（chú）了硬件設備對製造商軟件銷（xiāo）售和發展的製約。這種變化不僅符（fú）合我國以開放式工業控（kòng）製計算機係統為工業過程自動化新一代主控（kòng）係統，開發實時監控軟件（jiàn）平台和信（xìn）息集成（chéng）軟件平台等重（chóng）大專項實施（shī）方案所支持的工業過程自動化的（de）開發和產業化的方向，也將會帶來工業過程自動化用戶從設計，使用，維護（hù）的變化，這（zhè）不（bú）得（dé）不引起我們注意，特別是PLC和DCS開發和（hé）製造業（yè）的注意。
四、生產過程（chéng）控製和管理軟件的融合
在上述發展趨勢的推動下（xià），集過程自動化和信（xìn）息管理的集成化軟件（jiàn）也應運而生，軟件集（jí）成的（de）功（gōng）能也日益豐富（fù）和增強。Wonderware公司的套裝化軟件Factory Suite 2000就是滿足這種要求開發（fā）和集成的。它是從（cóng）工廠底層，從操作員（yuán）開始（shǐ），以一個從下到上的層次結構為（wéi）生產製（zhì）造管理係統提供信息（xī），與ERP、MES、EAM等相結合的，從下到上的生產製造和（hé）管理信息係統MMI(Manufacturing Management Information system)，從（cóng）而根本上改變了（le）製造（zào）業用戶開（kāi）發應用程序傳統的觀念和方法。
FactorySuite 2000包括如下的核心軟（ruǎn）件:
InTouch:過程圖形（xíng）化軟件；InTrack:資源管理和WIP(Work in Process)跟蹤軟件；Industrial SQL Server:實時，關係型工廠數據（jù）庫；InControl:基於PC機的過程控製軟件；InBatch:柔性批處理管理係統。
I/O Server和OPC程序庫:具有（yǒu）750多個（gè）I/O驅動程序和OPC客戶程序，連接各種PLC，DCS，RTS，現場總（zǒng）線，回路控製（zhì）器，測量設備（bèi），條碼閱讀機等（děng）設（shè）備。
FactorySuite Web Server:集成的Internet/Intranet服務器軟件，通過互聯網和企業內部（bù）網收集工廠數（shù）據，監視，瀏覽畫麵和應（yīng）用程序。
SCADAlram:一個基於Windows的通信軟件，用來連接工業自動（dòng）化軟件，提供實時智能報（bào）警通知，數據（jù）采集，並可（kě）通過各種通信裝置遠程控製。SCADAlram智能地將報（bào）警變信息成語音，通過揚聲器，內部通信係統，廣（guǎng）播和等等有線和無線通信方（fāng）式傳送到的，還可（kě）以發送字母—數字文到的BP機或手機中，並由或手機進行各種參數的遠程設定和控製。
其中，InControl就是基於（yú）Windows NT的實時控製軟件，可在任何一個支持Windows NT操作係統的硬（yìng）件平台上使用，包括:麵板式（shì）工業工作站，SMP服務器和開放式工業計算機，用軟（ruǎn）件實現了生產過程自動化控製器（qì）的功能。這充分（fèn）說明了，可以（yǐ）把開發生產過程自動化控製功（gōng）能的工（gōng）具軟件和的控製器硬件分開，不（bú）需要把開發自動化控製功能的工具軟件（jiàn）和硬件始終捆綁在一起，這就不僅給自動化係統軟件開發商一個更（gèng）大的發展空間（jiān），也給用戶選擇（zé）硬件的靈活性。
InControl軟件（jiàn）和Wonderware公（gōng）司（sī）工業自動化套裝軟件FactorySuite 2000的（de）其他軟件的有（yǒu）機結合，就（jiù）可以實現在各（gè）種基於Windows NT操作係（xì）統的硬件平台上實現生產過程自動化和生產信（xìn）息管理係統功能的有機（jī）融合。
五、結束語
可以設想以開放式工業控製計算機（jī）係統和現場總線構成的生產過程自動化係統的硬件結構，再配以如像Wonderware公司FactorySuite 2000這樣（yàng）集過程控（kòng）製和生產信息管理功能一體的開發工具軟件，將成為生產過程自動（dòng）化（huà）和信息管理係統解決方（fāng）案的重要（yào）方式之一。這不僅使生產過程自動化係統的結構大為簡化，降低了係統設（shè）備投資，提高了係統的可靠性和可維護（hù）性。而隨著生產過程自動化和信息管理軟件功能的（de）日益豐富和增強，可以在不影響硬件係統設備更改的情況下，方便（biàn）的提高生（shēng）產過程自動化（huà）和生產信息管（guǎn）理的應用水平，滿足從各種小規模係統到大規模係統應（yīng）用的需要。
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