基于UNO和ADAM5510的遠程SCADA系統設計與實施

1 開發需求與背景

隨著現代工廠信息自動化進程的加快，企業內、外部之間的交換信息已不局限于通常意義上的對生產現場狀態的監視和控制，而是需要把企業的橫向通信(同一層不同節點的通信)和縱向通信(上、下層之間的通信)緊密聯系在一起，形成一個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，才能滿足企業信息自動化信息平臺的要求，它使采集和監控的數據得以開放，能被更多的管理系統、控制系統和使用者所訪問。

在塑料絕緣電線電纜生產過程中，有一極其關鍵的工序，即：塑膠工序，它是將絕緣PVC塑料擠制在導電線芯上，工藝要求其絕緣厚度必須在公差范圍內，否則為廢品。電線電纜生產廠家對此工藝特別重視，但廢品率仍然較高，為節能降耗，為某電線電纜生產廠家采用Advantech公司的網絡控制器UNO－2053以及基于PC的PLC控制器ADAM5510，開發了一套基于Web的SCADA系統，效果較好，為企業實現“工廠信息自動化”奠定了堅實的基礎。

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服務器、現場測控設備、監控設備、交換式以太網、瀏覽器等，其中交換式以太網是數據主通道。要真正實現基于Web的SCADA，不僅要考慮網絡技術和控制技術的特點,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，沒有可靠的數據是不可能進行控制的。還有某些設備的實時性要求，必須保證其優先級,另外協議的簡單化可實現少延遲，快速投遞，網絡數據庫的連接和更新不僅是動態的、實時的，而且要有高的編程效率和很好的兼容性，TCP/IP協議和現場總線協議的兼容性，真正達到數據暢通無阻。

在設計中，車間級Intranet主要有車間Web服務器（用于外部Ethernet連接以及與班組網絡連接）、車間生產服務器（用于生產計劃、調度、報表統計等）以及車間控制服務器（車間生產控制流程、生產工藝控制、設備實時監控等）組成，與外部連接采用光纖通信介質，車間內部包括各班組服務器UNO－2053在內的各服務器均采用100M Ethernet連接。考慮到設備的實時控制要求，采用了PC－Based的Soft PLC ADAM5510控制器為主控制器，ADAM4000為輔助SCADA組件，用以實時控制各生產設備的運行。

遠程SCADA系統采用全分布式構架,主站系統和子站系統通過基于企業內部IP的數據網絡連接。遠程監控站、遠程運行站和設備維護站一起構成主站系統，是直接與用戶接觸的部分，具有友好的人機界面；位于車間級的各個UNO則一起構成子站系統,這是與被監控對象密切相關的部分，所有的監控功能都通過子站系統作用到被維護對象上。塑膠車間的基于Web 的SCADA系統結構圖見圖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，整個計算機管理網絡結構采用B/S（Brower/Server）結構、實時數據交換技術――DDE，并嵌入實時數據庫技術，實現有效的管控一體化管理。其中工藝控制服務器由實時數據庫、操作臺瀏覽器等組成,主要完成生產過程的實時監控功能。除安裝常規的Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5、Power Builder 7.0外，還安裝有生產工藝控制在線實時服務實據庫，以備現場智能控制設備實時訪問并下載工藝控制參數。生產在線服務器由數據庫服務器、辦公用戶瀏覽器等組成,主要完成生產過程的實時監視功能和生產數據管理功能，安裝有Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5以及生產調度控制數據庫。車間Web服務器由企業Internet網站和用戶瀏覽器組成,主要完成遠程數據交互功能。

整個車間采用100M快速以態網為主干，連接各個智能控制單元PLC以及工藝控制服務器、生產在線服務器和車間Web服務器，系統采用星型網絡拓撲結構。

2.1 班組級網絡控制器UNO－2053【2】

在車間班組級SCADA設計中，重點需考慮苛刻的工業現場環境、穩定性以及電磁兼容等問題，同時還要避免操作人員非工作時間使用計算機而造成的不必要的麻煩。為此，選用了Advantech公司的工業級嵌入式微型PC－UNO2053起數據網關作用，它集計算機、通信、控制于一體，同時與SCADA控制器ADAM5510具有良好的兼容性。貼片低功耗CPU避免了工業中風扇故障、Socket結構給控制系統帶來的散熱、電磁兼容、抗沖擊、抗震動問題，同時具有防塵、抗震、抗沖擊等特性，能滿足苛刻工業現場要求。是一款真正的具有“網絡就是控制器”概念的工業級嵌入式網絡控制器。

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