8.6 分布式测控网络技术(五).ppt

国家级精品课程计算机控制技术,主讲教师：丁军航 副教授,青岛大学,第34讲第8章 分布式测控网络技术（五）,8.5.1 系统集成的含义与框架,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,8.6.1 企业综合自动化技术,第8章 分布式测控网络技术（五）,8.6.2 五层Purdue模型,8.6.3 ERP/MES/PCS三层结构,8.5.1 系统集成的含义与框架,1.系统集成的含义 系统集成(System Integration)可理解为：按系统整体性原理，将原来没有联系或联系不紧密的元素组成为具有一定功能的，满足一定目标、相互联系、彼此协调工作的新系统的过程、技术与科学，由而引出系统集成工程，系统集成技术，系统集成方法或理论，系统集成体系结构或框架以及系统集成商（者）等。,2.网络系统集成框架（1）控制网络与企业网络的集成框架 FCS和企业网络的集成技术可以有以下两种框架：网间连接技术（如右图所示）OPC技术,8.5.1 系统集成的含义与框架,FCS和企业网络的集成以及FCS和互联网络的集成还涉及到一些关键技术，包括：1）OPC，用于过程控制的对象链接嵌入技术；2）ODBC，开放数据库连接（Open Data Base Connectivity）技术；3）ASP，动态服务器主页（Active Server Page）技术；4）ActiveX，用于客户端和服务器端的ActiveX，包含3种对象，即ActiveX control，ActiveX scripting，ActiveX document；5）ADO，ActiveX数据对象（ActiveX Data Object）用于Web服务器中数据库编程。,8.5.1 系统集成的含义与框架,（2）控制网络系统集成框架 1）现场总线与分布控制系统（DCS）输入输出总线的集成,8.5.1 系统集成的含义与框架,（2）控制网络系统集成框架 1）现场总线与分布控制系统（DCS）输入输出总线的集成控制单元的功能：一是通过I/O总线与输入输出单元通信，建立I/O数据库；二是实现运算和控制功能，完成用户组态的控制策略；三是和DCS网络通信，与工程师站、操作员站、监控计算机站等构成DCS系统。输入输出单元的I/O总线上挂接了各类I/O模板，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入和数字量输出等。,8.5.1 系统集成的含义与框架,2）现场总线与分布式控制系统网络的集成将现场总线服务器挂接在DCS网络上。将现场总线控制系统当成DCS网络上的一个节点，这种做法保留了DCS的资源和功能，而现场总线上可以独立构成控制回路。,8.5.1 系统集成的含义与框架,2）现场总线与分布式控制系统网络的集成,8.5.1 系统集成的含义与框架,3）现场总线与分布式控制系统的集成现场总线与分布式控制系统的集成：现场总线和分布式控制系统各自成独立的系统，在两个系统间设网关互相联系。两个系统分别保持其独立性，而又相互联系。,8.5.1 系统集成的含义与框架,3）现场总线与分布式控制系统的集成,8.5.1 系统集成的含义与框架,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,系统集成不是一套单一的系统，也不是一套计算机硬件（包括计算机系统和网络），更不是一套软件（如ERP）；系统集成不仅仅是开放系统和标准化，而是一种融合了应用系统行业特征、计算机知识、通信技术和系统工程方法的综合技术，它包含了许多思想、哲理和观念，是指导应用系统建设的总体规划、分步实施的方法和策略，是向用户提供符合需求的一体化解决方案。所有系统集成都包括系统体系结构、物理集成、信息集成、功能集成、经营集成和人机集成等方面的内容。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,1.集成系统的体系结构集成系统的体系结构，目的在于为特定的系统集成提供一整套结构（Structure）、模型（Model）、基础设施（Infrastructure）和实施方法（Implementation）。也可以从视角（或观点）、时间尺度和参考模型这3个方面来理解集成系统的体系结构。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,2.系统集成的各个方面(1)系统集成的核心-信息集成 狭义的系统集成就是信息集成，即利用计算机、通信、数据库等信息处理技术和设备，采用一定的系统结构和设施对组织内外的业务数据流进行操作、传输和重组。信息集成所涉及的关键技术是数据分析、处理与操作等。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,2.系统集成的各个方面(2)系统集成的基础-物理集成 将系统所覆盖的各种通信、计算、控制和处理资源（包括计算机、机械处理设备与操作管理人员）实际连接起来，形成一个相互通信的整体(或称为系统的基础设施,Infrastructure）。物理集成的关键技术是计算机及通信网络技术。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,2.系统集成的各个方面(3)系统集成的目标-功能集成系统集成的任务是利用先进技术重组应用系统经营流程，从而实现既定功能，并为企业获得进一步发展空间。系统集成者必须从系统功能的角度入手解剖应用系统业务流，分析数据关系。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,2.系统集成的各个方面(4)系统集成的关键-人机集成集成的系统应是一个人机系统，即人机合理分工合作的人、机、环境和谐的系统。人机集成可以从3个角度来考虑：从实施的角度确定自动化与人的创新劳动的分界；从生命周期的角度确定人、机在各阶段中的作用；从系统结构的角度确定不同人机交互的层次。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,2.系统集成的各个方面(5)系统集成的灵魂-经营集成任何企业都有一定的经营目标。系统集成最终必须为经营目标服务，为经营者提供更好的经营环境。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,2.系统集成的各个方面(6)系统集成的约束-价值集成 系统集成者面临的集成任务常常是对原有分散的信息资源进行重新整合，而不是建立一个全新的系统。如何使原有系统价值得以保留，是价值集成要解决的问题。,8.5.2 集成自动化系统的体系结构,2.系统集成的各个方面(7)系统集成的保证-技术集成系统集成者必须密切关注技术的发展进程，主动将最新的技术思想和成熟的产品引入系统设计中，以确保设计的系统在若干年内仍具有生命力。在具体的系统集成实践中，集成需要妥善处理先进性与实用性、通用性与专用性、长远与当前、开放性和安全性的技术协调。,8.6 综合自动化系统,综合自动化的目标，是实现企业生产管理的扁平化、生产指标的优化控制，提高企业的知识生产力。综合自动化技术的内涵，就是采用自动化技术，以计算机和网络技术为手段，将生产过程的生产工艺、设备运行和生产管理的经验、专有技术与知识进行提炼、融合，实现生产过程的控制、运行、管理的优化集成，从而提高企业知识生产力，实现管理的扁平化和与产品质量、产量、成本、消耗相关的综合生产指标的优化。,CIM-计算机集成制造，这一概念是由美国的约瑟夫哈林顿(J.Harrington)博士于1973年提出。CIMS(Computer Integrated Manufacture System)是未来工厂自动化的一种模式。CIMS 应用到流程工业又称CIPS（计算机集成过程系统，Computer Integrated Process System），也叫流程工业综合自动化系统。,8.6.1 企业综合自动化技术,8.6.2 五层Purdue模型,各层之间的联系如下图所示：,8.6.2 五层Purdue模型,8.6.3 ERP/MES/PCS三层结构,三层结构的优势在于：（1）更适合于扁平化的现代企业结构相比于传统的五层CIM体系结构，PCS-MES-ERP/SCM构成的三层结构更符合现代企业生产管理结构“扁平化”思想，促使管理以职能功能为中心向以过程为中心转变，更易于集成和实现，进而解决了当前软件生产经营总经营层和生产层之间脱节的现状。,8.6.3 ERP/MES/PCS三层结构,三层结构的优势在于：（2）生产成本较低许多软件开发商支持开发的MES软件，MES广泛采用分布式技术和重构技术，容易建立和被操作人员迅速掌握，开发费用较低。,8.6.3 ERP/MES/PCS三层结构,三层结构的优势在于：（3）适用范围广MES较好地解决了流程工业中存在的过程、设备、原料费用高，不可控因素多，计划于实际生产脱节等问题。这一结构将流程工业综合自动化系统分为单纯考虑生产过程问题的过程控制系统PCS，单纯考虑企业经营管理问题的企业资源规划ERP，以及考虑生产与管理结合问题的中间层制造执行系统MES，使流程工艺综合自动化系统中原本难以处理的具有生产与管理双重性质的信息问题得到解决。,8.6.3 ERP/MES/PCS三层结构,本讲课程结束！,