汽車安全氣囊生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)

上海大學(xué)碩士學(xué)位論文汽車安全氣囊生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)姓名：胡榮申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：機(jī)械電子指導(dǎo)教師：沈俊杰；沈立紅20080201上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGltADUdE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT摘 要安全氣囊是衡量現(xiàn)代汽車安全系統(tǒng)的一個(gè)最為重要的指標(biāo)，它與汽車設(shè)計(jì)以及駕駛者的安全密切相關(guān)，所以安全氣囊的生產(chǎn)尤為重要，追溯每一個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)的相關(guān)信息更為重要。論文首先論述了研究生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的意義，然后詳細(xì)介紹了虛擬儀器技術(shù)的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)，與傳統(tǒng)儀器相比，虛擬儀器在智能化程度、處理能力、性能價(jià)格比、可操作性等方面都具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，隨著各種新興技術(shù)不斷融入到監(jiān)控組態(tài)軟件中，監(jiān)控組態(tài)軟件有著更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力和更為廣闊的市場(chǎng)前景。而且隨著用戶需求的不斷提高和技術(shù)的不斷進(jìn)步，軟件也需要逐步完善和更新?lián)Q代。我國(guó)工業(yè)控制領(lǐng)域流行的監(jiān)控軟件主要有iFix、WinCC等，但是由于這些大型軟件價(jià)格昂貴，軟件所能實(shí)現(xiàn)的功能有限，所以使用其它軟件(如目前越來越流行的LabVIEW測(cè)控軟件)替代上述監(jiān)控軟件，來實(shí)現(xiàn)其監(jiān)控功能，以適用于中小型系統(tǒng)中是一重要課題。本文針對(duì)延鋒百利得汽車安全系統(tǒng)有限責(zé)任公司北京克萊斯勒300C安全氣囊生產(chǎn)的具體運(yùn)行環(huán)境，對(duì)系統(tǒng)的需求分析、總體設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)集成，數(shù)據(jù)庫的選擇以及功能模塊實(shí)現(xiàn)等問題進(jìn)行詳細(xì)的闡述。本文重點(diǎn)討論了監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成以及實(shí)現(xiàn)。采用工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線(PROFIBUSDP)通訊技術(shù)實(shí)現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的連接，其中，控制領(lǐng)域數(shù)據(jù)交換的熱門技術(shù)oPC技術(shù)起到了關(guān)鍵作用。借助SnvIETIC NET的OPC服務(wù)器，為本監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享與交換提供了良好的基礎(chǔ)平臺(tái)。本監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可靠，實(shí)踐表明對(duì)安全氣囊，提高生產(chǎn)效率、進(jìn)行實(shí)時(shí)控制以及追溯信息管理等各方面都起到了重要的作用，達(dá)到了課題預(yù)期的目標(biāo)。關(guān)鍵詞：監(jiān)控系統(tǒng)LabVTEW 0PC 現(xiàn)場(chǎng)總線 實(shí)時(shí)監(jiān)控上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAJ UNIVERSITABSTRACTSafety is one of the most important indicacors that a measure of modernautomotive airbag safety syStemsaS well as the vehicle design is closely related tothe safety,security airbag production is particularly important，a retrospective of theproduction ofrelevant information iS more importantAt first Papers reserch on the significance of the production control system，andthen introduced in detail the characteristics of virtual instrumentation,as well勰advantages，Compared with the traditional instruments，virtual instrumentation in theintelligence，processing power，performance and low cost，operability,and otheraspects of the technology has obvious advantages，with the emerging technology intothe SCADA，control group Software state has stronger competitive edge and morebroad market prospectsMoreover,with the continuous improvement of user needsand technological advancements，the software also needs a gradually improving andupgradingChinas industrial monitoring and control software popular mainly iFix，WinCC and SO on，but due to high prices of these largescale software，the softwarecall realize the function of limitedthe use of other software(such as the currentgrowing popularity of LabVIEW monitoring software)the alternative monitoringsoftware to achieve its monitoting capabilities to apply to small and mediumsizedsystem is an important issueTIlis Paper focus on BeiJing-Chrysler300C airbag production of specific operatingenvironment which in the the Yanfeng KEY automotive safety Limitedthe systemneeds analysis，design，data integration，as well as the database of choice to achievefunctional modules such iSSUes as detailedIt lays stress on the data integration of the systemThe system Can becommunicated with the filed equipment with the aid of the technique of IndustrialEthemet and Fieldbus(PRoFIBUSDP)，0PC plays an important role in the systemdevelopment，which is the newest technique of data exchangeAt present，themonitoting system has run normal彤the results show that the improve productionemciency and realtime control and trace information managementand other areashave played an important role to achieve the desired objectives of the issueKeywords：Monitoring System LabVIEW OPC Fieldbus Real-time monitoringVI上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUp：rE THESIS OF SHANGHAI UNERSIT原創(chuàng)性聲明本人聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已發(fā)表或撰寫過的研究成果。參與同一工作的其他同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。簽名：監(jiān)日期：絲斗本論文使用授權(quán)說明本人完全了解上海大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即：學(xué)校有權(quán)保留論文及送交論文復(fù)印件，允許論文被查閱和借閱；學(xué)?？梢怨颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容。(保密的論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定)上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT第一章緒論11課題來源本課題來源于上海上大機(jī)電設(shè)計(jì)研究院和上海延峰百利得汽車安全系統(tǒng)有限公司合作的重點(diǎn)項(xiàng)目“北京一戴克克萊斯勒300C安全氣囊生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)，依據(jù)延鋒百利得汽車安全氣囊生產(chǎn)的要求，設(shè)計(jì)了生產(chǎn)設(shè)備以及監(jiān)控系統(tǒng)。本論文主要研究了監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想，開發(fā)過程以及相關(guān)的軟硬件。12安全氣囊生產(chǎn)研究背景和意義121研究背景汽車是現(xiàn)代文明的標(biāo)志之一，但汽車交通事故也是現(xiàn)代文明社會(huì)的災(zāi)難之一，死亡和受傷的損失是相當(dāng)驚人的。截至20世紀(jì)90年代中期，美國(guó)戰(zhàn)后汽車交通事故的死亡人數(shù)相當(dāng)于美國(guó)在兩次世界大戰(zhàn)中死亡人數(shù)的總和。中國(guó)自改革開放以后，公路交通的死亡人數(shù)也在逐年上升，如果從汽車死亡的人數(shù)看，情況則更為嚴(yán)重。2000年我國(guó)公路交通死亡人數(shù)已高達(dá)9萬余人。高科技的發(fā)展，出現(xiàn)了新型汽車安全部件，即汽車安全氣囊。安全氣囊對(duì)乘員的保護(hù)效果是非常出色的尤其與安全帶配合使用時(shí)效果更為明顯，故被稱為駕駛員的“救命袋。據(jù)Morton公司資料介紹，安全氣囊與安全帶配合使用可減少輕重傷。1990年3月12日，克萊斯勒汽車公司生產(chǎn)的兩輛LeBaron轎車在美國(guó)弗吉尼亞+lCulpeper附近的公路上相撞，它們的速度高達(dá)70 mileh，結(jié)果兩車嚴(yán)重撞損，但兩車的氣囊同時(shí)打開，兩位駕駛員只受了輕傷。美國(guó)政府的一項(xiàng)對(duì)配有安全氣囊汽車的調(diào)查數(shù)字表明，在167次碰撞事故中，除14名駕駛員受到一些輕傷外，其余人員均安全無事。 這些事故都并非僥幸，是安全氣囊起了很大的保護(hù)作用。安全氣囊的出現(xiàn)，給汽車乘員帶來了福音，同時(shí)也給汽車工業(yè)帶來了繁榮，這使得汽車的安全性更為重要。上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADU艇THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT汽車的安全性分為主動(dòng)安全和被動(dòng)安全兩種，主動(dòng)安全是指汽車防止發(fā)生事故的能力，被動(dòng)安全是指在萬一發(fā)生事故的情況下，汽車保護(hù)乘員的能力。當(dāng)汽車發(fā)生事故時(shí)，對(duì)乘員的傷害是在瞬間發(fā)生的。例如，以車速50公里時(shí)進(jìn)行正面撞車時(shí)，其發(fā)生時(shí)間只有十分之一秒左右。為了在這樣短暫的時(shí)間中防止對(duì)乘員的傷害，必須設(shè)置安全裝備，目前主要有安全帶、防撞式車身和安全氣囊防護(hù)系統(tǒng)(Supplemental Inflatable Restraint System，簡(jiǎn)稱SRS)等。由于很多事故是難以避免的，因此被動(dòng)安全性也非常重要，安全氣囊作為被動(dòng)安全性的研究成果，由于使用方便，效果顯著，造價(jià)不高，得到了迅速的發(fā)展和普及。我國(guó)2000年實(shí)施了CMVDR 294關(guān)于正面碰撞乘員保護(hù)的設(shè)計(jì)規(guī)則，該法規(guī)等效于歐洲ECER94法規(guī)。最近，我國(guó)的側(cè)面碰撞法規(guī)已經(jīng)開始實(shí)施，這將對(duì)我國(guó)車輛的碰撞安全性能和駕乘人員保護(hù)系統(tǒng)提出更高的要求。安全氣囊是由美國(guó)人約翰赫特里特(JohnHotrich)發(fā)明。他是一位自學(xué)成才的賓夕法尼亞州工程師。1952年，在遭遇一次事故后，他萌發(fā)了設(shè)計(jì)撞車安全裝置的想法。在這次事故中，約翰為躲避一個(gè)障礙物而猛打方向盤進(jìn)行制動(dòng)，他和妻子都用手臂本能地保護(hù)坐在前座中間位置上的女兒。這次事故后他意識(shí)到必須要有一個(gè)良好的方法來保護(hù)乘員，兩周之后他繪好了設(shè)計(jì)圖紙交給了代理人，這份圖紙確定了今天安全氣囊的雛型。1953年8月18日，他獲得了“汽車緩沖安全裝置的美國(guó)專利【。由于每個(gè)氣囊只能使用一次，只要引爆就不再有下一次保護(hù)的能力，也不能塞回去再使用，引爆后必須回廠換一個(gè)新的氣囊。但正是這唯一一次的使用，決定了駕乘者的生與死。它正是這樣一種關(guān)鍵的汽車安全部件。作為一種汽車的安全產(chǎn)品，汽車安全起囊自身的生產(chǎn)過程首先就要確保安全性和準(zhǔn)確性，以保證產(chǎn)品在唯一一次使用中達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但是，制造者無法保證零部件信息錄入的準(zhǔn)確性，也無法在成品組裝完成之后，進(jìn)行一次綜合的功能測(cè)試，這給產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)帶來了很大的困難。對(duì)于每一件安全氣囊，制造商只能嚴(yán)格精確地控制生產(chǎn)過程，設(shè)置系列質(zhì)量檢驗(yàn)點(diǎn)，用來保證不選用有缺陷的組件，以及保證合格的組件正確地被裝配起來。除此之外，另外一個(gè)重要的措施就是保存詳細(xì)的產(chǎn)品零部件數(shù)據(jù)記錄。在每次車禍中，如果安全氣囊提早打開或無法打開，一旦確認(rèn)是由于氣囊自身的質(zhì)量問題所造成的，就要查找該氣囊所有組上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNlVERSIT成部件的數(shù)據(jù)記錄。通過檢查這些數(shù)據(jù)記錄，不但可以發(fā)現(xiàn)造成氣囊質(zhì)量問題的原因，還可以進(jìn)一步確認(rèn)，在哪個(gè)時(shí)間段、哪些車輛、哪個(gè)班次也采用了這些有相同問題的安全氣囊，從而及時(shí)地通知汽車廠商，組織汽車召回，消除安全隱患。同時(shí)，每件安全氣囊的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都必須保存若干年，一旦某件安全氣囊出現(xiàn)質(zhì)量問題，就可以追溯這件產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程信息，找出問題所在，提出相應(yīng)的系統(tǒng)解決方案【21。計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的迅速發(fā)展大大加快了制造企業(yè)的現(xiàn)代化與信息化的進(jìn)程。制造業(yè)信息化已成為全球化的發(fā)展趨勢(shì)。以企業(yè)資源計(jì)劃ERP(ERP：Enterprise Resource Planning)為代表的管理數(shù)字化是制造業(yè)信息化技術(shù)特點(diǎn)的重要體現(xiàn)，也是我國(guó)制造業(yè)信息化工程的重要方面。計(jì)算機(jī)技術(shù)與管理科學(xué)的結(jié)合促進(jìn)了現(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)的形成。企業(yè)管理涉及企業(yè)經(jīng)營(yíng)戰(zhàn)略、經(jīng)營(yíng)目標(biāo)、組織與文化、制造資源、資金與成本、技術(shù)與產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)計(jì)劃與控制、供應(yīng)鏈與企業(yè)協(xié)同等方面?，F(xiàn)代企業(yè)管理技術(shù)基于現(xiàn)代企業(yè)管理模式，在資源集成、信息集成、功能集成、過程集成和企業(yè)間集成基礎(chǔ)上，通過集成化管理與決策信息系統(tǒng)支持企業(yè)全面、合理、系統(tǒng)地管理生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)過程，可以最大限度地發(fā)揮企業(yè)內(nèi)外部資源、技術(shù)和人員的作用，大幅度提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。 然而，長(zhǎng)期以來，許多企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率、加強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)能力以及滿足市場(chǎng)的需求，投入巨資配置了控制系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)，以改善現(xiàn)場(chǎng)一線的生產(chǎn)能力和企業(yè)的管理能力。但是由于控制系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)各自為政，造成兩種系統(tǒng)脫節(jié)，信息阻斷，嚴(yán)重的阻礙了現(xiàn)有系統(tǒng)能力的充分發(fā)揮。迫切的需要一層新的系統(tǒng)來填補(bǔ)這一空隙，以實(shí)現(xiàn)管控一體化【3】。流程工業(yè)一般是指通過分離，混合，成型使原材料增值的行業(yè)，它的生產(chǎn)過程一般是連續(xù)的或成批的，需要嚴(yán)格的過程控制和安全性措施，具有工藝過程相對(duì)固定，周期短，產(chǎn)品規(guī)格比較少，但有批量大的特點(diǎn)。流程工業(yè)經(jīng)過十多年的發(fā)展，分為三層結(jié)構(gòu)，即BPS經(jīng)營(yíng)計(jì)劃系統(tǒng)，MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，PCS過程控制系統(tǒng)。通常三層結(jié)構(gòu)表述為ERPMESPCS，簡(jiǎn)稱為計(jì)劃層執(zhí)行層控制層或管理層生產(chǎn)層控制層。ERP層是以決策為核心的整體資源優(yōu)化的技術(shù)，PCS是以產(chǎn)品的質(zhì)量，數(shù)量和滿足工藝要求為目標(biāo)的以設(shè)備綜和管理控制為核心的技術(shù)，而MES層是以生產(chǎn)綜合指標(biāo)為目標(biāo)的生產(chǎn)過程優(yōu)化控制，生產(chǎn)上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT運(yùn)行優(yōu)化操作與優(yōu)化管理的技術(shù)。當(dāng)前，幾乎所有的汽車行業(yè)都已經(jīng)有了底層的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，也有實(shí)施了ERP系統(tǒng)，但是管理層和控制層之間卻缺乏聯(lián)系。目前存在的問題：一是有大量的自動(dòng)化孤島；二是ERP與PCS之間的斷層；三是ERP系統(tǒng)維護(hù)功能不全。上述問題將導(dǎo)致生產(chǎn)工序之間信息阻斷，后面的工序不能對(duì)前面工序的操作變化作反應(yīng)或者及時(shí)調(diào)整。同時(shí)，ERP系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)之間的信息阻斷，造成管理者不能及時(shí)準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)一線的信息，缺乏協(xié)調(diào)，延誤決測(cè)的下達(dá)，從而很難對(duì)生產(chǎn)資源進(jìn)行有效的分配，最終影響生產(chǎn)。因此，在流程工業(yè)過程中，為了生產(chǎn)過程長(zhǎng)周期，平穩(wěn)，安全經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行生產(chǎn)，必須對(duì)過程控制系統(tǒng)提出苛刻的要求，以解決生產(chǎn)過程的控制和決策問題。主要表現(xiàn)在：一是建立復(fù)雜的信息模型和及時(shí)處理數(shù)量巨大的傳感器、數(shù)據(jù)量、計(jì)算量。二是解決數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集的多種方式。三是處理大量的不確定因素，如環(huán)境動(dòng)態(tài)變化，信號(hào)的不穩(wěn)定，噪聲干擾等。近年來，一些MRPERP軟件試圖將其車間管理的功能向下延拓，而一些底層控制軟件如DCS軟件、各種組態(tài)軟件等嘗試向上延伸功能?？墒潜M管增加了一些功能模塊，卻收效不大，ERP軟件缺少足夠的控制信息，無法做到與控制系統(tǒng)緊密相連；DCS、各種組態(tài)軟件等控制軟件又缺乏足夠的管理控制信息，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的管理與控制。因此造成了企業(yè)內(nèi)部的信息傳遞瓶頸，不能對(duì)市場(chǎng)變化作出快速響應(yīng)。這主要是雖然重視了計(jì)劃管理和底層控制，卻忽視了車間執(zhí)行功能。因此重視執(zhí)行功能對(duì)企業(yè)來說，可以起到事半功倍的效果。于是制造執(zhí)行系統(tǒng)MES應(yīng)運(yùn)而生，作為車間層的管理信息系統(tǒng)，同時(shí)又能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)監(jiān)控設(shè)備層的運(yùn)行狀況【4】。生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，既要及時(shí)采集各種控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并與ERP系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無縫連接，溝通了ERP系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)之間的聯(lián)系，消除了企業(yè)中存在的信息孤島現(xiàn)象，使得企業(yè)中的信息暢通無阻，上傳下達(dá)，能幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，減少失誤，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，最終提高企業(yè)的整體運(yùn)營(yíng)效率，獲取最大經(jīng)濟(jì)效益。122研究意義近些年來，在企業(yè)信息化建設(shè)過程中，人們普遍關(guān)注的不是信息應(yīng)用系統(tǒng)上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT的開發(fā)，更多的是關(guān)注信息系統(tǒng)為企業(yè)管理做了哪些事。像生產(chǎn)管理(MES)，經(jīng)營(yíng)管理(ERP)等無不是從管理的角度去建設(shè)評(píng)價(jià)信息化項(xiàng)目。另外，企業(yè)生產(chǎn)的控制系統(tǒng)DCS雖然越來越成熟，但好像走進(jìn)了一方面DCS捍為自己系統(tǒng)的獨(dú)立性，另一個(gè)方面好多企業(yè)在DCS應(yīng)用上僅僅是代替了過去的常規(guī)的調(diào)節(jié)器，深層次的開發(fā)很少。但是隨著信息化的不斷深入，人們?cè)絹碓缴羁桃庾R(shí)到企業(yè)的生產(chǎn)控制和管理信息相關(guān)。于是提出了管控一體化的思想，雖然目前也僅僅是在理論的階段，實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展很少，真正做到管控一體化的就更少。所以有必要結(jié)合國(guó)內(nèi)以及國(guó)外的一些生產(chǎn)線監(jiān)控與管理系統(tǒng)案例，了解管控一體化的進(jìn)程，研究車間級(jí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)的開發(fā)過程，對(duì)于加快我國(guó)企業(yè)信息化進(jìn)程具有重大意義。13生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究概況131國(guó)外研究概況跚現(xiàn)代化的企業(yè)管理經(jīng)歷了MIS、CIMS直至現(xiàn)今的管控一體化三個(gè)階段，ERP的應(yīng)用(包括早期的MRP、MI沖一II等)已有20多年歷史，1997年世界市場(chǎng)營(yíng)業(yè)額約68億美元，ERP產(chǎn)品已做到大型化、特色化、支持多種行業(yè)和各種類型企業(yè)，有多種版本，有基于Intemet的ERP解決方案。應(yīng)用的效果可以由ARC調(diào)查報(bào)告為證。ARC調(diào)整后得出結(jié)論為：流程工業(yè)管控一體化技術(shù)可獲得如下經(jīng)濟(jì)效益：產(chǎn)品質(zhì)量提高192、勞動(dòng)生產(chǎn)率提高135、產(chǎn)量提高115，所以國(guó)外應(yīng)用很廣，尤以ERP為主，MES近10年也逐漸普及。國(guó)外有多家專業(yè)從事流程工業(yè)管控一體化軟件開發(fā)的工程公司，ERP方面有SAP、BANN、PEOPLE SOFTR、OR ALE、GARTNER GROUP等公司，MES方面有ASPENTECH、CAMSTAR SYETEM、MOUNTAIN SYETEM等公司；還有西門子公司的由PCS7過程控制系統(tǒng)擴(kuò)展的全集成自動(dòng)化(T認(rèn))；GEFanuc公司的以新理念的PAC與企業(yè)高級(jí)自動(dòng)化管理和控制軟件ProfieyTM結(jié)合的智能化生產(chǎn)管理和控制系統(tǒng)；羅克韋爾自動(dòng)化公司的以底層控制平臺(tái)ControlLogix為基礎(chǔ)發(fā)展起來的集成架構(gòu)(Integrated Architecture)：ABB公司的以底層過程控制平臺(tái)System 800XA為基礎(chǔ)發(fā)展起來的IndustriIT：施耐德公司上海大學(xué)碩士學(xué)位論文T臟POSTGRADU玎E THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT(MODICON)的透明工廠；Honeywell公司的Experion PKS系統(tǒng)；Foxboro公司的IA SeriesA2系統(tǒng)；橫河電機(jī)公司的企業(yè)技術(shù)解決方案(ETS、eRM)；Emerson公司的PlantWeb系統(tǒng)。132國(guó)內(nèi)研究概況嘲國(guó)內(nèi)對(duì)ERP、MES等方面的軟件需求很旺盛，所以外國(guó)相關(guān)公司均在國(guó)內(nèi)設(shè)有辦事處，或與中方合作，而且也陸續(xù)推出中文版軟件。國(guó)內(nèi)原來搞財(cái)務(wù)軟件公司和搞自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)的公司也擴(kuò)展了這方面的業(yè)務(wù)。較有名的有用友、金蝶、和利時(shí)、浙大中控、太極等公司。中國(guó)于20世紀(jì)80年代初開始應(yīng)用MRP II系統(tǒng)，如沈陽第一機(jī)床廠率先實(shí)施了以MRP為核心的計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)。我國(guó)的有些高校和研究所也開始了關(guān)于MRP II的技術(shù)研究工作。早期的MRP應(yīng)用系統(tǒng)比較強(qiáng)調(diào)物料庫存管理與生產(chǎn)計(jì)劃，且多采用的是主機(jī)終端式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。早期的MRP II應(yīng)用企業(yè)取得了較明顯的效益，并為我國(guó)制造企業(yè)展示了現(xiàn)代企業(yè)管理模式。20世紀(jì)90年以來，開始有較多企業(yè)應(yīng)用ERP系統(tǒng)。特別是，國(guó)家863高技術(shù)計(jì)劃CIMS應(yīng)用示范工程在很大程度上大大推動(dòng)了我國(guó)制造業(yè)應(yīng)用MRP IIERP系統(tǒng)的進(jìn)程，有覆蓋十多個(gè)行業(yè)的200多家企業(yè)在實(shí)施CIMS應(yīng)用示范工程，其中，許多企業(yè)采用了MRPII、ERP系統(tǒng)。這使得MRPIIERP系統(tǒng)在CIMS環(huán)境下更上了一個(gè)臺(tái)階，并給企業(yè)帶來了更大的經(jīng)濟(jì)效益。其中，北京第一機(jī)床廠通過實(shí)施CIMS與ERP應(yīng)用示范工程取得明顯效果，獲得美國(guó)制造工程師協(xié)會(huì)頒發(fā)的“工業(yè)領(lǐng)先獎(jiǎng)，該企業(yè)還培育出了國(guó)產(chǎn)化的ERP軟件產(chǎn)品。“九五期間，863計(jì)劃還支持了國(guó)產(chǎn)化ERP軟件產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用，推動(dòng)了我國(guó)ERP產(chǎn)業(yè)早期的發(fā)展。進(jìn)入2000年以來，隨著中央提出”以信息化帶動(dòng)工業(yè)化”戰(zhàn)略，我國(guó)企業(yè)信息化與現(xiàn)代化發(fā)展步伐明顯加快。特別是，科技部提出了“制造業(yè)信息化工程、經(jīng)貿(mào)委提出了“企業(yè)信息化行動(dòng)，帶動(dòng)和掀起了我國(guó)企業(yè)應(yīng)用ERP的高潮。近兩年，我國(guó)眾多企業(yè)在積極實(shí)施ERP系統(tǒng)，現(xiàn)已有數(shù)千家企業(yè)應(yīng)用ERP系統(tǒng)。有些早期實(shí)施MRP II的企業(yè)在使其系統(tǒng)升級(jí)為ERP系統(tǒng)，并在不斷深化應(yīng)用，功能更加強(qiáng)大，集成化程度越來越高。先進(jìn)的ERP管理系統(tǒng)提高了企業(yè)的市場(chǎng)上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNl、，ERSIT競(jìng)爭(zhēng)力，獲得顯著經(jīng)濟(jì)效益。巨大的ERP市場(chǎng)也刺激了國(guó)產(chǎn)化ERP產(chǎn)品應(yīng)用的不斷深入和我國(guó)ERP軟件產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，現(xiàn)已有國(guó)產(chǎn)化ERP軟件商數(shù)十家之多?！笆?63計(jì)劃也在大力支持和推動(dòng)ERP管理系統(tǒng)的研究，并重點(diǎn)支持了10個(gè)ERP軟件產(chǎn)品的研發(fā)，對(duì)ERP應(yīng)用實(shí)施和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生較大影響和推動(dòng)作用。ERP系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)施的熱潮正在全國(guó)各省市全面鋪開，并在制造業(yè)信息化工程中發(fā)揮著積極推動(dòng)作用。西門子自動(dòng)化(中國(guó))的PCS7 61系統(tǒng)、橫河電機(jī)介紹的CENTUM CS3000系統(tǒng)、ABB(中國(guó))介紹的System 800xA系統(tǒng)。上面三家推出的新系統(tǒng)均屬于流程工業(yè)底層控制平臺(tái)及其擴(kuò)展系統(tǒng)，它們具有一共同點(diǎn)，那就是近年來通過網(wǎng)絡(luò)化改造和軟件平臺(tái)整合，進(jìn)行了向中層和上層的功能擴(kuò)展和延伸，這些系統(tǒng)包含了PCS、MES和ERP三個(gè)層面所構(gòu)成的管控一體化系統(tǒng)(如西門子公司的全集成自動(dòng)化TIA；橫河電機(jī)公司的企業(yè)技術(shù)解決方案ETS、eRM；ABB公司的Industrial IT)的架構(gòu)特征，這也是當(dāng)今企業(yè)自動(dòng)化和信息化系統(tǒng)發(fā)展的主流趨勢(shì)。這意味著，在現(xiàn)代化的大型企業(yè)中將可能掀起新的一輪推進(jìn)“管控體化的高潮。14論文的主要研究?jī)?nèi)容本論文是以作者攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)課題的工作為基礎(chǔ)，在第一章中闡述了生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的背景、意義以及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。第二章闡述了虛擬儀器技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的優(yōu)勢(shì)。第三章先分析了監(jiān)控與管理的對(duì)象，然后確定了系統(tǒng)的技術(shù)方案。第四章詳細(xì)介紹了OPC技術(shù)，數(shù)據(jù)采集的種類和方式以及通信協(xié)儀等相關(guān)內(nèi)容，為監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。第五章根據(jù)前面兩章的內(nèi)容詳細(xì)介紹了利用LabVIEW進(jìn)行系統(tǒng)軟件開發(fā)的流程，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)的高可靠性以及穩(wěn)定性。第六章對(duì)全文進(jìn)行總結(jié)，同時(shí)歸納了創(chuàng)新點(diǎn)。上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADU姐E THESIS OF SHANGHAI I mWERSlT第二章虛擬儀器技術(shù)21虛擬儀器技術(shù)介紹咖嘲嘲n帥，n幻211虛擬儀器的基本概念虛擬儀器(Virtual Instrument)的概念是由美國(guó)國(guó)家儀器公司(NationalInstruments)最先提出的。所謂虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的軟硬件測(cè)試平臺(tái)，它可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的測(cè)量?jī)x器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、頻譜分析儀等；可集成于自動(dòng)控制、工業(yè)控制系統(tǒng)之中；可自由構(gòu)建成專有儀器系統(tǒng)。虛擬儀器是智能儀器之后的新一代測(cè)量?jī)x器。虛擬儀器的核心技術(shù)思想就是“軟件即是儀器。它是利用計(jì)算機(jī)的硬件資源(CPU、存儲(chǔ)器、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo))、標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字電路(GPIB、RS232接口總線、新型的VXI接口總線、信號(hào)調(diào)理和轉(zhuǎn)換電路、圖像采集電路、現(xiàn)場(chǎng)總線等)以及計(jì)算機(jī)軟件資源(數(shù)據(jù)分析與表達(dá)、過程通信、圖像用戶界面等)，經(jīng)過有針對(duì)性的開發(fā)測(cè)試，使之成為一套相當(dāng)于使用者自己專門設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)儀器。212虛擬儀器的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)虛擬儀器是基于計(jì)算機(jī)的功能化硬件模塊和計(jì)算機(jī)軟件構(gòu)成的電子測(cè)試儀器，而軟件是虛擬儀器的核心，如圖21所示，其中軟件的基礎(chǔ)部分是設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件，而這些標(biāo)準(zhǔn)的儀器驅(qū)動(dòng)軟件使得系統(tǒng)的開發(fā)與儀器的硬件變化無關(guān)。這是虛擬儀器最大的優(yōu)點(diǎn)之一，有了這一點(diǎn)，儀器的開發(fā)和換代時(shí)間將大大縮短。虛擬儀器中應(yīng)用程序?qū)⒖蛇x硬件(如GPIB，VXI，RS232，DAQ板)和可重復(fù)用庫函數(shù)等軟件結(jié)合在一起，實(shí)現(xiàn)了儀器模塊間的通信、定時(shí)與觸發(fā)。原碼庫函數(shù)為用戶構(gòu)造自己的虛擬儀器(VI)系統(tǒng)提供了基本的軟件模塊。由于VI的模塊化、開放性和靈活性，以及軟件是關(guān)鍵的特點(diǎn)，當(dāng)用戶的測(cè)試要求變化時(shí)可以方便地由用戶自己來增減硬、軟件模塊或重新配置現(xiàn)有系統(tǒng)以滿足新的測(cè)試要求。這樣，當(dāng)用戶從一個(gè)項(xiàng)目轉(zhuǎn)向另一個(gè)項(xiàng)目時(shí)，就能簡(jiǎn)單地構(gòu)造出新的VI系統(tǒng)而不丟失己有的硬件和軟件資源。上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGl乙UATE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT虛擬儀器技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可由用戶定義自己的專用儀器系統(tǒng)，且功能靈活，很容易構(gòu)建，所以應(yīng)用面極為廣泛。虛擬儀器技術(shù)十分符合國(guó)際上流行的“硬件軟件化”的發(fā)展趨勢(shì)，因而常被稱作“軟件儀器。它功能強(qiáng)大，可實(shí)現(xiàn)示波器、邏輯分析儀、頻譜儀、信號(hào)發(fā)生器等多種普通儀器全部功能，配以專用探頭和軟件還可檢測(cè)特定系統(tǒng)的參數(shù)，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽油標(biāo)號(hào)、爐窯溫度、血液脈搏波、心電參數(shù)等多種數(shù)據(jù)；它操作靈活，完全圖形化界面，風(fēng)格簡(jiǎn)約，符合傳統(tǒng)設(shè)備的使用習(xí)慣。圖21虛擬儀器的開發(fā)框圖213虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器的比較虛擬儀器相對(duì)于傳統(tǒng)儀器，有四大優(yōu)勢(shì)：性能高、擴(kuò)展性強(qiáng)、開發(fā)時(shí)間少、完美的集成功能。虛擬儀器具有傳統(tǒng)獨(dú)立儀器無法比擬的優(yōu)勢(shì)，如表22所示。虛擬儀器 傳統(tǒng)儀器開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用降至最低 開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用開銷高技術(shù)更新周期短(12年) 技術(shù)更新周期長(zhǎng)(510年)軟件是關(guān)鍵，系統(tǒng)性能升級(jí)方便，通過網(wǎng) 硬件是關(guān)鍵，升級(jí)成本較高，且升絡(luò)下載升級(jí)程序即可 級(jí)必須上門服務(wù)上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADU、TE THESIS OF SHANGHAI I唧ERSIT價(jià)格昂貴，儀器間一般無法相互利價(jià)格低，儀器間的資源可重復(fù)利用用開放，靈活與計(jì)算機(jī)同步，可重復(fù)可配置 封閉、儀器間相互配合較差功能單一，只能連接有限的獨(dú)立設(shè)可以與網(wǎng)絡(luò)及周邊設(shè)備方便連接備用戶可定義儀器功能 只有廠家能定義儀器功能表22虛擬儀器與傳統(tǒng)儀器特點(diǎn)的對(duì)比在高速度、高帶寬和專業(yè)測(cè)試領(lǐng)域，獨(dú)立儀器具有無可替代的優(yōu)勢(shì)。在中低檔測(cè)試領(lǐng)域，虛擬儀器可取代一部分獨(dú)立儀器的工作，但完成復(fù)雜環(huán)境下的自動(dòng)化測(cè)試是虛擬儀器的拿手好戲，是傳統(tǒng)的獨(dú)立儀器難以勝任的，甚至不可思議的工作。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。傳統(tǒng)儀器的面板只有一個(gè)，上面布置了種類繁多的顯示和操作元件。由此導(dǎo)致許多識(shí)讀和操作錯(cuò)誤。虛擬儀器與之不同，它可以通過在幾個(gè)分面板上的操作來實(shí)現(xiàn)比較復(fù)雜的功能。這樣，在每個(gè)分面板上就可以實(shí)現(xiàn)功能操作的單純化和面板布置的簡(jiǎn)潔化，從而提高操作的正確性和便捷性。同時(shí)，虛擬儀器的面板上的顯示元件和操作元件的種類與形式不受標(biāo)準(zhǔn)元件和加工工藝的限制，由編程來實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)者可以根據(jù)用戶的要求和操作需要來設(shè)計(jì)儀器面板。在通用硬件平臺(tái)確定后，軟件取代傳統(tǒng)儀器中由硬件完成的儀器功能。儀器的功能是由用戶根據(jù)需要用軟件來定義，不是事先由廠家定義的。儀器性能的改進(jìn)和功能擴(kuò)展只需更新相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，不需購(gòu)買新儀器。虛擬儀器開放、靈活，與計(jì)算機(jī)同步發(fā)展、與網(wǎng)絡(luò)及其他周邊設(shè)備互聯(lián)。由于其以PC為核心，使得許多數(shù)據(jù)處理的過程不必像過去那樣由測(cè)試儀器本身來完成，而是在軟件的支持下，利用PC機(jī)CPU的強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能來完成，使得基于虛擬儀器的測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試精度、速度大為提高，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化、多任務(wù)測(cè)量?？煞奖愕卮尜A和交換測(cè)試數(shù)據(jù)，測(cè)試結(jié)果的表達(dá)方式更加豐富多樣。上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUirE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSrr虛擬儀器可在較高性價(jià)比的條件下，降低系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)費(fèi)用，縮短技術(shù)更新周期。近年來，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，己經(jīng)形成了網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器。這是一種新型的基于Web技術(shù)的虛擬儀器，使得虛擬儀器測(cè)試系統(tǒng)成為InternetIntranet的一部分，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和管理。在當(dāng)前流行的CSD網(wǎng)絡(luò)模式下，利用嵌入式技術(shù)(包括數(shù)據(jù)庫嵌入和網(wǎng)絡(luò)模塊的嵌入)可以充分利用有效資源，提高試效率。214虛擬儀器開發(fā)工具的比較目前可用于虛擬儀器開發(fā)的軟件可以分為如下兩大類，它們都包含界面設(shè)計(jì)模塊和功能函數(shù)設(shè)計(jì)模塊。文本式編程語言，如： Visual C+、Visual BASIC、Java、C+Builder、LabWindowsCVI等；圖形化編程語言，如：LabVIEW、HPNEE等。虛擬儀器的重要組成部分是軟件開發(fā)平臺(tái)，它是代表虛擬儀器的整個(gè)驅(qū)動(dòng)軟件，因此，軟件開發(fā)平臺(tái)的水平在很大程度上代表了虛擬儀器的水平。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，各種專用儀器開發(fā)系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)大和完善，虛擬儀器的重要組成部分是軟件開發(fā)平臺(tái)，它是代表虛擬儀器的整個(gè)驅(qū)動(dòng)軟件，因此，軟件開發(fā)平臺(tái)的水平在很大程度上代表了虛擬儀器的水平。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，各種專用儀器開發(fā)系統(tǒng)的功能也越來越強(qiáng)大和完善，這里有NI公司的LabVIEW、LabWindowsCVI，HP公司的VEE，iOtech公司的DASLab，KEITHLEY公司的VIEWDAC，HEM Date公司的SnapMaster等，其中別具特色且在世界上銷售量最大的要數(shù)NI公司的LabVIEW了。LabVIEW是建立在Windows(NT3195982000XP)基礎(chǔ)上的圖形化儀器開發(fā)系統(tǒng)(也可用于MaoOS、Sun、HPUX等)。用LabVIEW編寫的儀器軟面板，其界面友好操作簡(jiǎn)單直觀；與傳統(tǒng)文本語言相比、用LabVIEW編程易學(xué)易懂省時(shí)省力，可以節(jié)省大量系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間，即使對(duì)于沒有文本語言基礎(chǔ)的非軟件工程師來說也可以很快學(xué)習(xí)、掌握并應(yīng)用LabVIEW來開發(fā)虛擬儀器。LabVIEW是一個(gè)完全的開放的儀器開發(fā)系統(tǒng)，利用它可以構(gòu)成任意形式的虛擬儀器，如GPIB、VXI、PXI、串行系統(tǒng)、PLC和插入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，并1 1上海大學(xué)碩士學(xué)位論文1HE POSTGRADUJTE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT可通過互聯(lián)網(wǎng)與其它數(shù)據(jù)源連接進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換，還可以在LabVIEW中嵌入ActiveX控件。從其它開發(fā)環(huán)境調(diào)用LabVIEW的源代碼，或用LabVIEW動(dòng)態(tài)鏈接庫的形式在Windows下或在其它平臺(tái)下以分享庫的形式調(diào)用現(xiàn)存代 碼。LabVIEW具有以下特點(diǎn)：LabVIEW使用“所見即所得的可視化技術(shù)建立人機(jī)界面。提供了大量的儀器面板中的控制對(duì)象，如表頭、旋鈕、圖表等。LabVIEW使用圖標(biāo)表示功能模塊，使用圖標(biāo)間的連線表示各功能模塊間的數(shù)據(jù)傳遞，使用大多數(shù)工程師和科學(xué)家所熟悉的數(shù)據(jù)流程圖式的語言書寫程序源代碼這樣使得編程過程與思維過程非常近似。LabVIEW繼承了傳統(tǒng)的編程語言中的結(jié)構(gòu)化和模塊化編程的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于建立復(fù)雜應(yīng)用、提高代碼的可重用性來說是至關(guān)重要的。LabVIEW可以采用編譯方式運(yùn)行32位應(yīng)用程序，這就解決了其它用解釋方式運(yùn)行程序的圖形化編程平臺(tái)運(yùn)行程序速度慢的問題。LabVIEW支持多種操作系統(tǒng)平臺(tái)，如w砌ows95982000N吖xP、PowerMacintosh、HPUX、Sun SPAI屺等；在以上任何一個(gè)平臺(tái)上開發(fā)的LabVIEW應(yīng)用程序都可以直接移植到其它平臺(tái)上。LabVIEW提供了大量的函數(shù)庫供用戶直接調(diào)用。從基本的數(shù)學(xué)函數(shù)、字符串處理函數(shù)、數(shù)組運(yùn)算函數(shù)和文件IO函數(shù)到高級(jí)的數(shù)字信號(hào)處理函數(shù)和數(shù)值分析函數(shù)。還提供了許多具有標(biāo)準(zhǔn)接口(如VXI，GPIB等)儀器的驅(qū)動(dòng)程序，用戶可以使用現(xiàn)成的模塊方便地組建自己的測(cè)試系統(tǒng)。LabVIEW是一個(gè)開放式的開發(fā)平臺(tái)，LabVIEW提供DLL庫接口和CIN節(jié)點(diǎn)使用戶有能力在LabVIEW平臺(tái)上使用由其它軟件平臺(tái)編譯的模塊。借助DDE、ActiveX、Data Socket等技術(shù)，擴(kuò)充系統(tǒng)的開發(fā)能力。LabVIEW運(yùn)用多線程技術(shù)改善系統(tǒng)的運(yùn)行及可靠性。綜上所述，虛擬儀器是計(jì)算機(jī)技術(shù)、儀器技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、DA、AD轉(zhuǎn)換技術(shù)、軟件等技術(shù)完美的結(jié)合，成為當(dāng)今測(cè)量測(cè)試領(lǐng)域里的一支最重要的力量，LabVIEW是個(gè)強(qiáng)大的開發(fā)工具，具有各種集成的模塊，在實(shí)時(shí)監(jiān)控，測(cè)試等領(lǐng)域占有一定的地位。上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT22工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控功能介紹由于本系統(tǒng)是基于現(xiàn)場(chǎng)總線的，所以對(duì)基于現(xiàn)場(chǎng)總線的工業(yè)車間進(jìn)行了分析。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)PCS是一種開放式、全數(shù)字式的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)是：信號(hào)傳輸全數(shù)字、控制功能全分散、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一全開放?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是繼集散控制系統(tǒng)(DCS)后新一代全分布式控制系統(tǒng)，它已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于汽車、造紙、石油化工、電力和樓宇自控等各個(gè)控制領(lǐng)域。現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)是信息控制一體化系統(tǒng)的主體，構(gòu)成了信息控制一體化系統(tǒng)的“過程級(jí)和“監(jiān)控級(jí)，完成了全部的測(cè)量控制等分散的工業(yè)自動(dòng)化過程和任務(wù)分配、協(xié)調(diào)等集中的監(jiān)控管理。實(shí)現(xiàn)了人們對(duì)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)“集中管理、分散控制的經(jīng)典要求n61，形成了從測(cè)控設(shè)備到控制計(jì)算機(jī)的全數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從最高決策層(管理層)到最低設(shè)備層(現(xiàn)場(chǎng)層)的綜合管理與控制。操作站是由監(jiān)控計(jì)算機(jī)(即上位機(jī))和網(wǎng)關(guān)組成，監(jiān)控計(jì)算機(jī)與底層的下位機(jī)實(shí)時(shí)的交換數(shù)據(jù)，并負(fù)責(zé)全系統(tǒng)的控制、管理和信息綜合。下位機(jī)實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、對(duì)現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)的控制，組態(tài)等功能。現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集、預(yù)處理、過程控制及向上位機(jī)傳送數(shù)據(jù)等任務(wù)均由下位機(jī)完成，監(jiān)控軟件是將生產(chǎn)線系統(tǒng)工作的情況實(shí)時(shí)地、動(dòng)態(tài)地、直觀地反映給操作者，同時(shí)根據(jù)所控制系統(tǒng)運(yùn)行的邏輯規(guī)則對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，必要時(shí)，操作者還可以人為的進(jìn)行干預(yù)。監(jiān)控組態(tài)軟件主要解決的問題“：(1)如何與采集、控制設(shè)備間進(jìn)行交換數(shù)據(jù)；(2)設(shè)備的數(shù)據(jù)如何與計(jì)算機(jī)圖形界面上的各個(gè)元素關(guān)聯(lián)起來；(3)如何處理事故報(bào)警和系統(tǒng)報(bào)警；(4)如何建立數(shù)據(jù)庫以及存儲(chǔ)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；(5)最終生成的應(yīng)用系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠：(6)如果可能的話具有第三方程序的接口，方便數(shù)據(jù)共享。其實(shí)現(xiàn)的基本監(jiān)控功能包括：數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理功能、系統(tǒng)故障診斷和事故報(bào)警功能、通訊穩(wěn)定可靠功能、實(shí)時(shí)與歷史數(shù)據(jù)曲線顯示功能、報(bào)表打印功能和友好的人機(jī)界面。監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)充分保證了控制系統(tǒng)運(yùn)行過程中的安全性和13上海大學(xué)碩士學(xué)位論文1HE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT可靠性，由此可見實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的軟件的地位之重。23 LabVIEW實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的可行性和優(yōu)勢(shì)所在231 LabVI EW實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的可行性通過上一節(jié)的介紹，對(duì)虛擬儀器有了初步的了解。LabVIEW作為一種開發(fā)環(huán)境，它提供了與傳統(tǒng)編程語言，如C語言等的接口，將其本身不擅長(zhǎng)或不易實(shí)現(xiàn)的任務(wù)通過其他編程語言來實(shí)現(xiàn)，從而最終擴(kuò)展了LabVIEW整體的功能。它能夠很好的實(shí)時(shí)多任務(wù)的同步運(yùn)行，更好的保證了過程控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性要求。目前用于監(jiān)測(cè)功能大部分是組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)的，組態(tài)軟件盡管能設(shè)計(jì)出友好的人機(jī)界面，但它所能實(shí)現(xiàn)的功能有限，價(jià)格高，性能一般，性價(jià)比較低。而LabVlEW具有人機(jī)界面友好，功能強(qiáng)大，維護(hù)簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)n盯。所以，考慮在上位機(jī)中采用LabVIEW作為控制系統(tǒng)的測(cè)控軟件，實(shí)現(xiàn)過程控制的監(jiān)控功能，以取代上位監(jiān)控組態(tài)軟件。232 LabVI EW實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能的優(yōu)勢(shì)方案比較簡(jiǎn)單。因?yàn)樗褂谩八娂此玫膱D標(biāo)和框圖來建立人機(jī)界面。LabVlEW提供了先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，如TCP佃函數(shù)庫、數(shù)據(jù)套接字技術(shù)，可以很容易地實(shí)現(xiàn)測(cè)控網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu)，并且提高了系統(tǒng)的開放性、穩(wěn)定性、可靠性。先進(jìn)的ActiveX技術(shù)融合了簡(jiǎn)單的拖放編程方法，儀器控制和數(shù)據(jù)采集變得非常簡(jiǎn)單，使用戶非常容易地開發(fā)自己的系統(tǒng)，并將其立即投入使用。LabVIEW也擁有大量NI公司或第三方公司提供的、非常實(shí)用的支持軟件，如，ApplicationBuilder(用于產(chǎn)生可執(zhí)行文件)、SQLToolkit(用于將LabVIEW程序與本地或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫相連)等，這些特性為L(zhǎng)abVIEW環(huán)境下應(yīng)用程序的開發(fā)提供了方便。(要)LabVIEW完整地集成了與GPIB、VXI、RS232、RS485和內(nèi)插式數(shù)據(jù)采集卡等硬件的通訊，而且，LabVEIW使得它們的驅(qū)動(dòng)程序具有模塊化，可以重復(fù)上海大學(xué)碩士學(xué)位論文T臟POSTGRADU盯E T臟SIS OF SHANGHAI UNIVERSIT使用，最大限度地減少軟件開發(fā)的工作量。使用LabVElW開發(fā)環(huán)境，用戶可以創(chuàng)建32位的編譯速度，從而為常規(guī)的數(shù)據(jù)采集、測(cè)試等任務(wù)提供了更快的執(zhí)行速度。控制系統(tǒng)中應(yīng)用大型監(jiān)控軟件，由于它們價(jià)格比較昂貴，大多都在數(shù)千美元左右，個(gè)別的甚至達(dá)到數(shù)萬美元，使得中小企業(yè)無法接受，造成系統(tǒng)開發(fā)成本比較高，這對(duì)于中小型控制系統(tǒng)來說，是一個(gè)很關(guān)鍵的因素。而且由于保護(hù)自身利益的目的，不少軟件采用了硬件或軟件加密措施，一旦由于意外造成軟件損壞，重新安裝使用往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力n51。相對(duì)來說，LabVIEW的功能可擴(kuò)展性較好，應(yīng)用起來比較靈活，操作起來比較容易。所以基于以上各原因，在中小型控制系統(tǒng)中LabVIEW更容易為人們所接受。LabVIEw能夠充分發(fā)揮現(xiàn)有計(jì)算機(jī)技術(shù)，使自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)的監(jiān)控變得更加方便和快捷。，。u上蔫；蓋秦i囂j黼。，第三章監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)路線和方案31對(duì)象概況延峰百利得汽車安全系統(tǒng)有限責(zé)任公司一克萊斯勒300c安全氣囊生產(chǎn)線主要有以下六個(gè)工位組成。具體功能是：10工位是人工裝配：該工位主要對(duì)象有保持環(huán)和氣囊袋。20工位是氣囊折疊工位：折疊機(jī)(如圖31)對(duì)氣袋進(jìn)行折疊，同時(shí)在右側(cè)工作臺(tái)上的打印機(jī)自動(dòng)打印出客戶產(chǎn)品條碼和客戶條碼，并貼在殼體上。30工位是壓裝檢測(cè)：把模塊放八檢測(cè)工裝，壓裝檢測(cè)卡腳是否卡裝到位，如圖32、33所示。40工位是擰緊螺母工位：將工件放入胎膜中，并從氣動(dòng)螺母裝置中取出螺母，用扭矩槍按照(如圖34所示)的順序擰緊螺母。50工位是按響檢測(cè)工位：人工取出組件，掃描客戶條碼臺(tái)格就放入按響檢測(cè)央具(如圖35所示)進(jìn)行五點(diǎn)按響檢測(cè)，否則就報(bào)警。60工位：滿箱打印：人工檢查門蓋與方向盤問隙，掃描客戶條形碼，滿箱后自動(dòng)打印包裝箱標(biāo)簽。圖32特檢測(cè)安全氣囊的鉤腳，。，。堞黼燃慧。瞄33堪麻器上移檢測(cè)鉤腳圖35插入喇叭線束，檢測(cè)按響力整條生產(chǎn)線由一臺(tái)西門子公司生產(chǎn)的SIMATICs7系列PLC(S7300)柬控制安全氣囊的生產(chǎn)流程。s7300PLC是SIMATIC系列中一種新的中小型PLC，體積雖小，但功能強(qiáng)大，模塊化設(shè)計(jì)，速度快、擴(kuò)展靈活，主要有主控模塊(CPU模塊)、功能模塊(FM)、信引奠塊(sM)、通信處理器(cP)、電源模塊(Ps)組成。程序存儲(chǔ)器展多能存儲(chǔ)16K語句，1024數(shù)字輸入和輸出，每個(gè)CPU上內(nèi)裝一個(gè)能實(shí)現(xiàn)小型網(wǎng)絡(luò)的MPI接口，CPU甚至能自身處理與PROFIBU$DP的連接。而且s7300PLC提供了與工業(yè)以太網(wǎng)相聯(lián)接的接口，可以很方便的與上位機(jī)連接。s7300已成功的用于范圍廣泛的自動(dòng)化領(lǐng)域其重點(diǎn)在于為生產(chǎn)制造工程中的系統(tǒng)解決方案提供一個(gè)自動(dòng)化平臺(tái)，它一般采用集中式或分布式的解決方案。CP5611卡可以將Pc連接到PROFIBUS和SIMATICs7的MPI，它具有SOFTNET-DP的I類PROFIBUSDP主站，2類PROFIBUSDP主站，可以使用SOFTNET-DP進(jìn)行非循環(huán)DP擴(kuò)展。集成了RS-485接口的CP5611卡可以與匾上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT87xxx、ET200連接形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，與PROFIBUS接口連接最高通訊速率達(dá)到12mbps，與MPI連接通訊速率為1875kbps，與PPI連接最高通訊速率達(dá)到1875 kbps。所以通過CP5611卡，可以把PC與S7300 PLC，ET200組成一個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)程序通過aiPC服務(wù)器對(duì)硬件存儲(chǔ)區(qū)域進(jìn)行讀寫，從而控制生產(chǎn)的整個(gè)流程。32系統(tǒng)的主要任務(wù)本系統(tǒng)的主要目標(biāo)是利用OPC服務(wù)器采集PLC存儲(chǔ)區(qū)的數(shù)據(jù)，這樣OPC客戶端應(yīng)用程序可以訪問現(xiàn)場(chǎng)S7300的輸入輸出數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用參數(shù)監(jiān)控的方式。經(jīng)過與百利得設(shè)備工程師的交流以及實(shí)地考察，我們對(duì)該生產(chǎn)線有了詳細(xì)了解。PLC，條碼掃描槍，打印機(jī)，電氣檢測(cè)系統(tǒng)互相協(xié)調(diào)工作，完成安全氣囊的裝配任務(wù)。整個(gè)生產(chǎn)線由一臺(tái)s7300 PLC，二臺(tái)ET-200控制，上位機(jī)通過OPC服務(wù)器和PLC之間交換實(shí)時(shí)信息，并且通過串口采集六個(gè)工位的零件條碼信息?；趯?duì)延峰百利得安全氣囊生產(chǎn)線每個(gè)流程工位基本情況的了解，本系統(tǒng)應(yīng)能滿足以下功能。1實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，操作人員按照六個(gè)工位的流程操作，當(dāng)某一個(gè)工位操作發(fā)生錯(cuò)誤或者條碼掃描不正確時(shí)，PLC給出報(bào)警信號(hào)，并將錯(cuò)誤信息顯示在觸摸屏上，以便讓設(shè)備工程師及時(shí)解決問題。2開機(jī)自動(dòng)檢測(cè)功能，生產(chǎn)線啟動(dòng)前的狀態(tài)檢查由本系統(tǒng)完成，這樣減少操作人員的工作量，提高生產(chǎn)線總體效率，同時(shí)避免了由操作人員的疏忽而造成的系統(tǒng)故障。3報(bào)警診斷功能，對(duì)于生產(chǎn)線上出現(xiàn)的報(bào)警，系統(tǒng)能夠根據(jù)當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)狀況給出提示信息，以便找出報(bào)警原因，這樣方便工程師找到根源，快速排除生產(chǎn)上的錯(cuò)誤。4產(chǎn)品數(shù)據(jù)記錄功能，每個(gè)工位都配有掃描槍，主要是記錄各個(gè)工位符合要求的零部件條碼信息在數(shù)據(jù)庫中。5產(chǎn)品信息追溯功能，一旦某件的安全氣囊出現(xiàn)質(zhì)量問題，就可以追溯到上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADULTE THESIS OF SHANGHAI UNERSIT該件產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過程信息，比如操作人員，班次，時(shí)間等信息，找出問題所在，追究個(gè)人責(zé)任。本系統(tǒng)總體要解決的問題是由以PROFIBUS，以太網(wǎng)組成的強(qiáng)大的通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)，PLC以及其它設(shè)備的互相協(xié)調(diào)，從而嚴(yán)格監(jiān)控每個(gè)工位的生產(chǎn)流程，準(zhǔn)確詳細(xì)記錄產(chǎn)品零部件的信息。33系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)即要符合計(jì)算機(jī)控制的監(jiān)控模式，又要考慮到百利得氣囊生產(chǎn)線的運(yùn)行特點(diǎn)及其PLC等研究對(duì)象自身的特點(diǎn)。監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化是監(jiān)控系統(tǒng)今后發(fā)展的主要方向，它隨著以互聯(lián)網(wǎng)為代表的信息技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來的。通過互聯(lián)網(wǎng)對(duì)分散在不同地點(diǎn)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等功能。隨著監(jiān)控系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大、監(jiān)控設(shè)備日益復(fù)雜，利用互連網(wǎng)絡(luò)對(duì)分散在不同地點(diǎn)的運(yùn)行設(shè)備實(shí)施集中監(jiān)控和管理，越來越受到人們的關(guān)注。本文介紹了一個(gè)基于網(wǎng)絡(luò)的安全氣囊生產(chǎn)線監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)安全氣囊生產(chǎn)線的調(diào)研，為了實(shí)現(xiàn)上一節(jié)中系統(tǒng)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)的總體方案如圖36所示。I企業(yè)內(nèi)部計(jì)算機(jī)上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADU、TE THESIS OF SHANGHAI UNIVEI峪IT圖36系統(tǒng)總體方案結(jié)構(gòu)圖34系統(tǒng)的開發(fā)環(huán)境和工具341操作系統(tǒng)平臺(tái)現(xiàn)今世界上主要流行的操作平臺(tái)有兩種：Unix和Window操作系統(tǒng)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，Unix操作系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展成熟，可靠性高；網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)，支持所有常用的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)儀；具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫支持能力，良好的開發(fā)環(huán)境等諸多優(yōu)點(diǎn)。但是現(xiàn)在的個(gè)人電腦操作系統(tǒng)行業(yè)中，微軟的Window占有相當(dāng)大的份額，絕大多數(shù)軟件都支持Window。許多硬件設(shè)備面對(duì)Unix的驅(qū)動(dòng)程序也存在不足。當(dāng)用戶在換操作系統(tǒng)的時(shí)候都會(huì)考慮以前的軟件能否繼續(xù)使用，換了操作系統(tǒng)是上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUATE THESIS OF SHANGHAI UNIVEl塔IT否會(huì)不方便。Wndows之所以如此流行，是因?yàn)樗性S多吸引用戶的地方。如界面圖形化，多用戶，多任務(wù)，良好的網(wǎng)絡(luò)支持，出色的多媒體功能，硬件支持良好，眾多的應(yīng)用程序等。在桌面領(lǐng)域，WindOWS操作系統(tǒng)憑借著良好的易用性和可操作性仍然占有較大的優(yōu)勢(shì)。目前的狀況是在中高端服務(wù)器上，Unix將占有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)，而在低端服務(wù)器以及桌面機(jī)系統(tǒng)上Windows仍占有相對(duì)優(yōu)勢(shì)。由于Unix的價(jià)格比較貴，且運(yùn)行在其上的各種軟件也比在Windows上價(jià)格高，因此，考慮到延峰百利得氣囊生產(chǎn)線的實(shí)際情況，本著易用為主，使用為先的原則，客戶端采用Windows XP操作系統(tǒng)。341數(shù)據(jù)庫平臺(tái)數(shù)據(jù)庫平臺(tái)選用SQL Server 2000。數(shù)據(jù)庫平臺(tái)可以選擇Oracle，Sybase，SQL Server2000等。Oracle，Sybase的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的穩(wěn)定性比SQL Server2000好，能在所有的主流平臺(tái)上運(yùn)行(包括Windows)，但是價(jià)格昂貴。而SQLServer2000只能在windows上運(yùn)行，沒有絲毫的開放性，操作系統(tǒng)的系統(tǒng)的穩(wěn)定對(duì)數(shù)據(jù)庫是十分重要的。針對(duì)氣囊生產(chǎn)線的實(shí)際情況我們選擇了SQL Server2000。它與Windows操作系統(tǒng)緊密結(jié)合，性能穩(wěn)定，功能強(qiáng)大，價(jià)格便宜，能夠滿足分布式存儲(chǔ)與大量計(jì)算的要求，具有使用方便，收縮性好，與相關(guān)軟件集成度高等優(yōu)點(diǎn)。343編程語言的選擇1刀1町町嗍隨著PC機(jī)價(jià)格不斷下降，性能和質(zhì)量不斷提高，工程中直接采用微機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控越來越普遍，傳統(tǒng)的做法是購(gòu)置專用的控制計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的開發(fā)系統(tǒng)組態(tài)軟件，這將需要花費(fèi)較多的資金和人力物力去熟悉和開發(fā)軟件，進(jìn)行操作界面、工藝流程等方面的組態(tài)，而各公司和廠家的組態(tài)軟件并不完全一致，開發(fā)效果也不一定令人滿意。因此自主開發(fā)了本監(jiān)控系統(tǒng)。當(dāng)前監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)方向是模塊化、組件化編程；用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ皇褂迷O(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，最好做到軟件與設(shè)備無關(guān)。這些都是應(yīng)用程序開發(fā)人員所必須考慮的問題。使用了虛擬儀器技術(shù)，開發(fā)工具選用LabVIEW。目前可用于開發(fā)的軟件可以分為如下兩大類，它們都包含界面設(shè)計(jì)模塊和功上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUJE THESIS OF SHANGHAI UNl、，ERSlT能函數(shù)設(shè)計(jì)模塊。文本式編程語言，如：Visual C+、Visual BASIC、Java、C+Builder、LabWiIl(10wsCVI等；圖形化編程語言：如：LabVIEW、HPVEE等。35系統(tǒng)的主要功能模塊劃分根據(jù)氣囊生產(chǎn)線生產(chǎn)的要求，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為以下幾個(gè)功能模塊。如圖37所示。因?yàn)閷?shí)時(shí)監(jiān)控的信息比較多，零部件的條碼信息也比較復(fù)雜，所以采用計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控。PLC通過MPI接口與上位機(jī)相連接。系統(tǒng)主要功能包括：圖37系統(tǒng)主要功能模塊劃分上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADUdE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT第四章監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)41 OPC技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，自動(dòng)化領(lǐng)域發(fā)生著巨大的變化。智能儀表越來越多地活躍在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，可以提供以前無法得到的大量信息。這些信息不僅包括現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力等被測(cè)參數(shù)，也包括裝置本身的運(yùn)動(dòng)狀況、組態(tài)參數(shù)。與此同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總線等自控技術(shù)得到了迅速的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)智能化裝置與遠(yuǎn)程監(jiān)控計(jì)算機(jī)可以連接起來，并且實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)傳輸與信息共享，形成全新的分布式控制系統(tǒng)。當(dāng)大量現(xiàn)場(chǎng)信息由智能儀表直接進(jìn)入監(jiān)控計(jì)算機(jī)或通過現(xiàn)場(chǎng)總線傳至監(jiān)控計(jì)算機(jī)后，存在著計(jì)算機(jī)內(nèi)部應(yīng)用程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)信息的共享與交互問題。由于缺乏統(tǒng)一的連接標(biāo)準(zhǔn)，工控軟件往往需要為供應(yīng)商提供的硬件設(shè)備開發(fā)專用的驅(qū)動(dòng)程序。這樣一旦硬件設(shè)備升級(jí)換代，就需要對(duì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行更改，增加了系統(tǒng)的維護(hù)費(fèi)用。同時(shí)，即使計(jì)算機(jī)中的各種軟件都有各自獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)程序，但一般也不允許同時(shí)訪問相同的設(shè)備，否則很容易造成系統(tǒng)崩潰。另一方面，現(xiàn)場(chǎng)控制層作為企業(yè)整個(gè)信息系統(tǒng)的底層部分，必然需要與生產(chǎn)過程管理層和經(jīng)營(yíng)決策層進(jìn)行集成。這樣也存在著監(jiān)控計(jì)算機(jī)如何與其它計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息溝通和傳遞的問題。由于控制系統(tǒng)往往是不同廠商開發(fā)的專用系統(tǒng)，相互之間兼容性差，與高層的商業(yè)管理軟件之間又缺乏有效的通信接口，這就形成了所謂的“信息孤島”。“信息孤島”相當(dāng)嚴(yán)重地限制了信息交換繼而約束了應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，廣大科研工作者為解決“信息孤島問題也曾作過多種嘗試。通信規(guī)范問題成為了制約控制系統(tǒng)突破“信息孤島的瓶頸。ISO就數(shù)據(jù)交換及通信制定了OSI(開放系統(tǒng)互連)的7層模型來描述、表達(dá)數(shù)據(jù)傳輸及表示的屬性與要求。但是，它不是一種標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范。就7層模型的下面4層一一物理層、鏈路層、網(wǎng)絡(luò)層及傳輸層而言，據(jù)此進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FCS就多達(dá)8種，使人們莫衷一是。而7層OSI中的表示層與會(huì)話層，被OPC基金會(huì)用作基金會(huì)的規(guī)范予以確定，為用戶提供了一個(gè)統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺(tái)并建立了OPC規(guī)范。OPC(OLE forprocess contr01)的出現(xiàn)，建立了一套符合工業(yè)控制要求的通信接口規(guī)范，使控制軟件可以高效地，穩(wěn)定地對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)存取操作，系上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADU噸THESIS OF SHANGHAI UNIVERSIT統(tǒng)應(yīng)用軟件之間可以靈活地進(jìn)行信息交互，極大提高了控制系統(tǒng)的互操作性和適應(yīng)性。411 OPC技術(shù)概述跚1噼1OPC(OLE for Process Control-用于過程控制的OLE)是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它是許多世界領(lǐng)先的自動(dòng)化和軟、硬件公司與微軟公司合作的結(jié)晶。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)定義了應(yīng)用Microsoft操作系統(tǒng)在基于PC的客戶機(jī)之間交換自動(dòng)化實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的方法。管理該標(biāo)準(zhǔn)的組織是OPC基金會(huì)。它采用客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)，基于Microsoft的OLECOM技術(shù)，以使過程控制中自動(dòng)化控制、系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、商務(wù)辦公室等應(yīng)用之間具有更大的互操作性，為硬件廠商和應(yīng)用軟件開發(fā)者提供一套標(biāo)準(zhǔn)的接口。OPC把硬件供應(yīng)商和軟件開發(fā)商分離開來，提供了從設(shè)備和數(shù)據(jù)庫等數(shù)據(jù)源獲得數(shù)據(jù)和用一種標(biāo)準(zhǔn)方法與任何客戶通信的機(jī)制。硬件開發(fā)者通過提供帶OPC接口的服務(wù)器，使任何帶有OPC接口的客戶程序都可采用統(tǒng)一的方式存取不同硬件廠商的設(shè)備。OPC以O(shè)LECOM(COM+)技術(shù)為基礎(chǔ)，但又不同于OLE。OPC定義了一套適于過程控制應(yīng)用、支持過程數(shù)據(jù)訪問、報(bào)警、事件與歷史數(shù)據(jù)訪問等功能接口。而常規(guī)應(yīng)用中的OLECOM只是支持復(fù)合文檔、數(shù)據(jù)傳遞等功能。OPC的技術(shù)發(fā)展十分訊速，它在控制領(lǐng)域的應(yīng)用也越來越廣泛。國(guó)際上許多公司都紛紛在自己的產(chǎn)品中增加OPC特性，包括為控制應(yīng)用軟件添加OPC客端的功能，為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提供OPC服務(wù)器等。OPC已經(jīng)成為許多控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳遞的核心技術(shù)。412 OPC技術(shù)本質(zhì)嘲嘲OPC即OLE for Process Control，是用于過程控制的OLE(Object Linking andEmbedding，對(duì)象鏈接與嵌入)。OPC規(guī)范是由OPC基金會(huì)制定的用于過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化中應(yīng)用軟件開發(fā)的一組包括接口、方法和屬性的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，其基礎(chǔ)是Microsoft的OLE、COMDCOM技術(shù)。其本質(zhì)是采用了Microsoft的COMDCOM(組件對(duì)象模型分布式組件對(duì)象模型)技術(shù)，COM主要是為了實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)用和互操作，并且為基于WINDOWS的程序提供了統(tǒng)一的、可擴(kuò)充的、上海大學(xué)碩士學(xué)位論文THE POSTGRADU(rE THESIS OF SHANGHAI UNIVERSrr面向?qū)ο蟮耐ㄓ崊f(xié)議，DCOM是COM技術(shù)在分布式