基于UNO和ADAM5510的远程SCADA系统设计与实施

1 开发需求与背景

随着现代工厂信息自动化进程的加快，企业内、外部之间的交换信息已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监视和控制，而是需要把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起，形成一个意义更广泛的综合管理系统。在PCS层中，只有具有Web功能的SCADA系统，才能满足企业信息自动化信息平台的要求，它使采集和监控的数据得以开放，能被更多的管理系统、控制系统和使用者所访问。

在塑料绝缘电线电缆生产过程中，有一极其关键的工序，即：塑胶工序，它是将绝缘PVC塑料挤制在导电线芯上，工艺要求其绝缘厚度必须在公差范围内，否则为废品。电线电缆生产厂家对此工艺特别重视，但废品率仍然较高，为节能降耗，为某电线电缆生产厂家采用Advantech公司的网络控制器UNO－2053以及基于PC的PLC控制器ADAM5510，开发了一套基于Web的SCADA系统，效果较好，为企业实现“工厂信息自动化”奠定了坚实的基础。

2 系统设计

基于Web的SCADA系统的主要有以下几部分组成：数据库和WEB服务器、现场测控设备、监控设备、交换式以太网、浏览器等，其中交换式以太网是数据主通道。要真正实现基于Web的SCADA，不仅要考虑网络技术和控制技术的特点,还要考虑现代控制系统的新特性。比如数据传输的可靠性和准确性，数据通信的准确性是远程测控系统的首要要求，没有可靠的数据是不可能进行控制的。还有某些设备的实时性要求，必须保证其优先级,另外协议的简单化可实现少延迟，快速投递，网络数据库的连接和更新不仅是动态的、实时的，而且要有高的编程效率和很好的兼容性，TCP/IP协议和现场总线协议的兼容性，真正达到数据畅通无阻。

在设计中，车间级Intranet主要有车间Web服务器（用于外部Ethernet连接以及与班组网络连接）、车间生产服务器（用于生产计划、调度、报表统计等）以及车间控制服务器（车间生产控制流程、生产工艺控制、设备实时监控等）组成，与外部连接采用光纤通信介质，车间内部包括各班组服务器UNO－2053在内的各服务器均采用100M Ethernet连接。考虑到设备的实时控制要求，采用了PC－Based的Soft PLC ADAM5510控制器为主控制器，ADAM4000为辅助SCADA组件，用以实时控制各生产设备的运行。

远程SCADA系统采用全分布式构架,主站系统和子站系统通过基于企业内部IP的数据网络连接。远程监控站、远程运行站和设备维护站一起构成主站系统，是直接与用户接触的部分，具有友好的人机界面；位于车间级的各个UNO则一起构成子站系统,这是与被监控对象密切相关的部分，所有的监控功能都通过子站系统作用到被维护对象上。塑胶车间的基于Web 的SCADA系统结构图见图1所示。

为了将系统集成为具有测量、控制、管理功能于一体的测控系统，整个计算机管理网络结构采用B/S（Brower/Server）结构、实时数据交换技术――DDE，并嵌入实时数据库技术，实现有效的管控一体化管理。其中工艺控制服务器由实时数据库、操作台浏览器等组成,主要完成生产过程的实时监控功能。除安装常规的Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5、Power Builder 7.0外，还安装有生产工艺控制在线实时服务实据库，以备现场智能控制设备实时访问并下载工艺控制参数。生产在线服务器由数据库服务器、办公用户浏览器等组成,主要完成生产过程的实时监视功能和生产数据管理功能，安装有Windows Server 2000、Microsoft SQL Server 6.5以及生产调度控制数据库。车间Web服务器由企业Internet网站和用户浏览器组成,主要完成远程数据交互功能。

整个车间采用100M快速以态网为主干，连接各个智能控制单元PLC以及工艺控制服务器、生产在线服务器和车间Web服务器，系统采用星型网络拓扑结构。

2.1 班组级网络控制器UNO－2053

在车间班组级SCADA设计中，重点需考虑苛刻的工业现场环境、稳定性以及电磁兼容等问题，同时还要避免操作人员非工作时间使用计算机而造成的不必要的麻烦。为此，选用了Advantech公司的工业级嵌入式微型PC－UNO2053起数据网关作用，它集计算机、通信、控制于一体，同时与SCADA控制器ADAM5510具有良好的兼容性。贴片低功耗CPU避免了工业中风扇故障、Socket结构给控制系统带来的散热、电磁兼容、抗冲击、抗震动问题，同时具有防尘、抗震、抗冲击等特性，能满足苛刻工业现场要求。是一款真正的具有“网络就是控制器”概念的工业级嵌入式网络控制器。

2.2 “网络就是控制器”

所谓的“网络就是控制器”，就是去除内部总线和外部总线，采用单一的总线