1引言
工業(yè)控制技術作為信息技術的重要應用領域,，在信息技術的帶動下迅速發(fā)展,。工業(yè)控制系統(tǒng)從簡單的信號反饋控制、計算機控制技術發(fā)展到以信息網(wǎng)絡為依托,，以現(xiàn)場總線技術為基礎的現(xiàn)代網(wǎng)絡控制技術,。網(wǎng)絡控制系統(tǒng)中所有設備通過信息網(wǎng)絡連接在一起，形成了一個有機的整體,。以信息網(wǎng)絡技術和現(xiàn)場總線技術為基礎的現(xiàn)代網(wǎng)絡控制系統(tǒng),，不僅為工業(yè)控制系統(tǒng)提供了基本結構，也為各種現(xiàn)代控制理論在工業(yè)控制系統(tǒng)的應用提供了基本條件,。
Internet和網(wǎng)絡計算技術的出現(xiàn)和實施，為工業(yè)控制系統(tǒng)提供了新的發(fā)展空間,，提供了新的技術支持,。網(wǎng)絡控制在Internet技術的支持下，從高成本復雜系統(tǒng)變成了低成本控制系統(tǒng),。相信在Internet是一種超資源概念的引導下,，如何利用這種資源將是現(xiàn)在和將來TI'產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點課題，也是工業(yè)控制網(wǎng)絡應用系統(tǒng)集成的意義和發(fā)展方向,。
場總線網(wǎng)段,、普通局域網(wǎng)段和)‘一域網(wǎng)段三個層次。其中,，現(xiàn)場總線網(wǎng)段用于工業(yè)控制網(wǎng)絡的底層兩級中的總線和控制設備間的通信,。
從典型的工業(yè)控制網(wǎng)絡應用系統(tǒng)集成的體系結構及其集成原理的角度出發(fā)，將其分為兩部分來考慮,，即Lt11與工業(yè)控制網(wǎng)絡的集成以及工業(yè)控制網(wǎng)絡與Internet之間的集成,。
本文將對其原理與集成方法加以介紹,。
2. 1 LAN與工業(yè)控制網(wǎng)絡的集成
LAN與工業(yè)控制網(wǎng)絡的集成，實質(zhì)是現(xiàn)場總線網(wǎng)段與LAN之間的集成,。
2.1.1運用OPC實現(xiàn)Lt11與工業(yè)控制網(wǎng)絡的集成
在對本系統(tǒng)進一步完善前(2003年以前),，我們運用OPC實現(xiàn)其之間的集成。
OPC( OLE for Process Control)指用于過程控制的對象鏈接與嵌入(OLE)技術,，或者說是對象鏈接與嵌入技術在自動化領域的應用擴展,。OPC建立OLE( object linking and embedding)規(guī)范之上，它為工業(yè)控制領域提供了一種標準的數(shù)據(jù)訪問機制,。而OPC是靠OPC服務器(包括OPC數(shù)據(jù)訪問服務器,、OPC歷史數(shù)據(jù)服務器等)來實現(xiàn)的，這個服務器對下層現(xiàn)煩設備提供標準的接口,，使得現(xiàn)場設備的各種信息能夠進辦OPC服務器,，從而實現(xiàn)向下4_聯(lián)(如圖1①②③}
圖1左上部分亙表示數(shù)據(jù)庫通過OPC歷史數(shù)據(jù)服劣器與LAN網(wǎng)段進行數(shù)據(jù)交換。
圖1右下部分歐現(xiàn)場總線網(wǎng)段層的ProfiBus控制網(wǎng)異部分)表示了OPC服務器充當現(xiàn)場設備接口時的連接劣系,。當它作為下層現(xiàn)場設備的標準接口時,，它代替?zhèn)鹘y(tǒng)午"I/0驅(qū)動器”來完成與現(xiàn)場設備的通信。OPC服務器與" I/0驅(qū)動器”的不同之處卞要在于它向客戶端(即需要訪位OPC數(shù)據(jù)源的客戶應用程序)提供了一套標準的OLE括口,。通過這些統(tǒng)一接口,，所有客戶應用(包括企業(yè)管理層}`高級客戶應用)都可以采用一致的方式來與現(xiàn)場設備通信。
這里,，用WEVAC基本型作為OPC Server,與所有能作丈OPC Client端的應用軟件進行數(shù)據(jù)交換[al,。 從數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕嵌葋碇v，OPC服務器實際上就是一個I/ 0驅(qū)動器,，它一方而提供與數(shù)據(jù)供應方(包括硬件和軟件)的通信,，另一方而又將來自數(shù)據(jù)供應方的數(shù)據(jù)通過標準OPC接口“暴露’，給數(shù)據(jù)調(diào)用方,，數(shù)據(jù)調(diào)用方充當了OPC客戶(OPCClient)角色,。
OPC服務器還向上層的應用程序提供標準接口，使上層的應用程序(如VB和VC應用程序)能夠取到OPC服務器中的數(shù)據(jù),，從而實現(xiàn)向上4_聯(lián),。值得一提的是，OPC服務器不僅可以用于硬件設備與系統(tǒng)軟件之間的通信同時還可以用于各個軟件應用程序之間的通信,。只要每個應用程序都給其他應用提供一個標準的OPC接口,，它們之間的數(shù)據(jù)交換就不再是個棘手的問題。
OPC規(guī)范提供了兩套接口方案,，即COM和OLE自動化接口,。COM接口效率高，通過該接口,，客戶能夠發(fā)揮OPC服務器的最佳性能,，采用C+ +語A的客戶一般采用COM接口方案;自動化接口使解釋性語A和宏語A客戶應用程序變得簡單,，令用這些語A訪問OPC服務器成為可能。采用VB語A的客戶一般采用自動化接口,。
基于上述的特點,，OPC技術為不同的現(xiàn)場總線控制網(wǎng)絡間提供了一個通用的I/ O接口。不同類型的現(xiàn)場總線可以通過運用OPC技術,，間接地實現(xiàn)信息的交4-,。而在工業(yè)控制網(wǎng)絡實用中，這確實也是現(xiàn)今解決因8種現(xiàn)場總線標準不同而造成總線勺_操作極其困難的較佳方法之一,，因而,，這就使工業(yè)控制網(wǎng)絡應用系統(tǒng)橫向和縱向集成的實現(xiàn)變得簡單。(如圖1了l下部分助
同時,，還需要指出,，本系統(tǒng)在Lt11網(wǎng)段中的中間設備是通過DOOM( Distributed Component Object Model)技術實現(xiàn)其連通性的,。DOOM網(wǎng)絡由服務器和客戶機組成,。
2. 1. 2運用PROFINET實現(xiàn)LAN與工業(yè)控制網(wǎng)絡的集成
在對本系統(tǒng)控制網(wǎng)絡應用系統(tǒng)進一步完善時,，我們對部分新加入的組件，也嘗試了這些方案—PROFINEI'方案(如圖1中國h示),。
PROFINET采用標準TCP/ IP以太網(wǎng)作為連接介質(zhì),，采用標準TCP/ UDP/ IP協(xié)議加上應用層的RPC/DOOM來完成N點之間的通信和網(wǎng)絡尋址。它可以同時掛接傳統(tǒng)PROFIBUS系統(tǒng)和新型的智能現(xiàn)場設備[‘一3J?，F(xiàn)有的PROFIBUS網(wǎng)段可以通過一個代理設備(PROXY)連接到PROFINET網(wǎng)絡當中(如圖1中國h示),。
PROFINET方案易于實現(xiàn)整個工業(yè)控制網(wǎng)絡應用系統(tǒng)橫向與縱向的網(wǎng)絡集成:PROFINET基于TCP/ IP，能將上廠的商務網(wǎng),、車間制造網(wǎng)絡和現(xiàn)場級的儀表,、設備網(wǎng)絡構成透明網(wǎng)絡，并易于與WPh功能相結合,。但是,，PROFINET方案技術尚未經(jīng)過民時間的實踐檢驗，技術也并非完善,，如實時性問題，滿足現(xiàn)場環(huán)境問題尚需要得到更好的解決,。
用發(fā)展的眼光看,，各現(xiàn)場總線捆綁以太網(wǎng)是技術進步與適應巾場的趨勢。而對于本課題—工業(yè)控制網(wǎng)絡應用系統(tǒng)集成而A其意義在于應用以太網(wǎng)技術讓橫向,、縱向的信息集成與交換變得更簡單與方便,。
2. 2工業(yè)控制網(wǎng)絡與IntPrnPt之間的集成
工業(yè)控制網(wǎng)絡與IntPrnPt之間的集成可以有兩種方式:
(1)工業(yè)控制網(wǎng)絡(這里是FCS)通過企業(yè)網(wǎng)間接和Internet集成;(2)工業(yè)控制網(wǎng)絡(這里是FCS)直接和Internet集成。在本系統(tǒng)中,，用后一種方式,。
出于安全性以及可行性考慮,，系統(tǒng)的設計采用網(wǎng)絡勺_聯(lián)技術，運用網(wǎng)關,，實現(xiàn)工業(yè)控制網(wǎng)絡與Internet集成(如圖1的
通過配置以下兒項,，可以執(zhí)行一項服務(這里，服務被看作一次請求),。
( 1)需要監(jiān)測或者控制的OPC group/ items(包括實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)),。
( 2)用戶細}u
( 3)每個服務器指定的介紹格式以及報告類型。
WG的詳細結構請參考圖20
3結語
隨著Internet的迅猛發(fā)展,，TCP/ IP的簡單實用已為)‘一大用戶所接受,，以太網(wǎng)技術已成為現(xiàn)場總線技術發(fā)展的新殼點，各利‘現(xiàn)場總線都在致力于與以太網(wǎng)技術的結合,。以太網(wǎng)技術已經(jīng)深入到控制網(wǎng)絡領域這一發(fā)展趨勢無疑有利于企業(yè)信息系統(tǒng)的層次簡化,，以及橫向、縱向的信息集成與交換,，也有利于進一步降低系統(tǒng)成本,。
同時，網(wǎng)絡控制在Internet技術的支持下,，已從高成本復雜系統(tǒng)變成了低成本控制系統(tǒng),。可以斷言,，控制系統(tǒng)網(wǎng)絡化時代已經(jīng)到來,。相信在Internet是一種超資源概念的引導下，如何利用這種資源將是現(xiàn)在和將來IT產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點課題,。