摘要：本文主要介绍了目前供水行业SCADA的应用现状等，详细讨论了一体化技术的特点、发展趋势及设计时应注意的问题。
关键词：Web Infranet Intranet Internet SCADA
随着社会经济的发展，水对人民生活与企业生产的影响日益加强，对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高，人们也更加重视降低供水系统的能耗。针对上述问题水行业目前普遍采用的SCADA管理系统已远远的不能满足人们的需求，尤其在应用的过程中SCADA管理系统主要存在：
1、统开放的局限性
早期SCADA系统，由于没有通讯规约的统一标准，使各个不同厂家的设备不能实现信息交流。
2、可操作性与互用性的局限性
受系统平台和软件的制约，很难实现互连设备间、系统间的信息传送与通讯，不同生产厂家的性能类似的产品不可互相替换，使各仪表之间采集的数据处于孤岛状态。
3、现场设备的选择与功能的局限性
应用的传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等是分散到各现场设备中完成，由于采用的通讯传输方式是单工传送，因此有传输时延大，传输距离短等缺点；同时又受软件开发工具的限制，只能实现一些基本功能。
基于以上情况，本文探讨采用基于Web和自动化组态软件及“Infranet+Intranet+Internet”一体化技术，完善水行业SCADA管理系统是在今后应用中的最新模式；本文重点讨论了一体化技术的特点、发展趋势及设计时应注意的问题。
一、水工业的应用现状
现代化城市供水体系实现全公司及水厂的信息管理MIS系统，首先要强化生产及管网的监控及数据采集SCADA的功能和长期稳定性，这是MIS系统的基础信息源和数据库。根据目前自动控制设备和计算机技术的发展现状，实现三遥监控SCADA系统的理想硬件模式就是：检测仪表+单片机（PLC）+数传电台+计算机，现阶段这种模式应比较稳定，特别是管网端站。
目前水司自动化模式的应用现状大致可分为：SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisi-tion)，DCS集散型控制系统(Distributed Control System)，IPC十PLC三种类型。
1、SCADA系统
SCADA系统是由一个主控站(MTU)和若干个远程终端站(RTU)组成，MTU与RTU之间用物理链路层或数据链路层联系，该系统特点：
(1)组网范围大，通讯平台灵活，可实现一个城市或地区这样较大的地理分布的监测和控制。通讯方式可采用无线/有线或微波通讯；
(2)系统分为主控机和远程机两部分，RTU的控制较固定，处理能力较小；(3)MTU或RTU通过通讯接口进行协议变换后可与其它网络链接，可以组成较大、较复杂的通讯网络；
(4)系统实时性较低，对大规模和复杂的控制实现较困难。
2、DCS系统
DCS系统是由多台计算机和现场端机组成。通过网络将现场控制站、检测站和操作管理站、控制管理站及工程师站联系起来。共同完成分散控制和集中操作。管理的综合控制系统特点：
(1)采用分级，分布式控制；
(2)在物理上实现了真正的分散控制，系统可靠性较高；
(3)有较好的扩展能力；
(4)系统的软硬件资源丰富，可适应各种要求；
(5)响应时间较快；实时性较好；
(6)应用软件的编程工作量较大，对开发和维护人员要求较高，开发周期长。
DCS系统具有较高的可靠性及良好的扩展能力，他注重功能分散以求危险分散，他可根据用户管理体系的需要和用户功能要求，组成层次化(纵向分散)和功能化(横向分散)的各类系统，借助于网络技术，完成纵向和横向的通信，或向最上层的管理机构通信。在软件方面，有面向过程控制用的支持软件和功能软件包，以便于过程控制工程师摆脱软件人员而独立编程(生成应用程序)。
3、IPC十PLC系统
该系统是IPC和PLC组成的分布控制系统，可实现DCS系统的功能，其性能已经达到DCS要求，而价格比DCS低的多。开发方便，在国内水厂自动控制中得到最广泛的应用。该系统特点：
(1)可实现分级分布控制;
(2)可实现集中管理分散控制的功能，将危险分散，大大提高了系统的可靠性；
(3)可靠性高，组网方便；
(4)编程方便，开发周期短，维护方便；
(5)系统内的配置和调整非常灵活；
(6)与工业现场信号直接相连，易于实现机电一体化；
(7)系统分布不大。
由于DCS系统运行可靠性高，能实现中心控制室、现场监控子站和就地控制的分级控制，结构模块化，扩展灵活，结构开放，组网能力强等优越性，而被众多水厂采用。
二、基于Web及“Infranet+Intranet+Internet”一体化技术的特点
进入90年代以来，基于Internet(国际互联网)的Web应用技术爆炸性发展，同样也引发了工业控制领域深刻的技术变革——这一领域的专家们长期追求的以实现“企业综合自动化”为目标的“管控一体化”工业流程生产集成解决方案所面临的各种所谓技术标准化问题、用户程序可移植性问题、系统功能可伸缩性问题、控制设备互操作性问题等等，似乎都已找到了一个已既成事实的解决方法——这就是在全球范围内得到广泛而深层次成功应用的基于TCP/IP协议的网络技术和基于WWW协议的Web技术——也就是说，组成“企业综合自动化”的企业MIS(管理信息系统)和企业生产过程SCADA都以TCP/IP和Web技术为基础，实现了企业“管”、“控”数据流之间无缝连接，“管控一体化”解决方案变得简捷和现实可行，产生了以开放性、网络化为特征的立足于Web和“Infranet+Intranet+Internet”一体化技术的应用可靠成熟的SCADA系列产品，其主要特点表现在如下几个方面：
1.微电子集成技术的进一步发展促使微机、工作站、服务器等计算机设备以及PLC、智能仪表等控制器设备在硬件上相互兼容，在性能上完全可以满足Web技术应用的条件。
2.网络技术：基于TCP/IP协议实现现场总线、非标准控制网络和信息网络的透明互连，并最终形成“Infranet+Intranet+Internet”一体化。
3.操作系统：主要由Unix、Windows-NT及Linux构成相互透明的大系统操作平台。
4.数据库：企业MIS数据库和生产过程实时数据库无缝互连，并成为SCADA的核心功能之一。
5.基于Web技术的分布式人机界面(HMI)功能。
·在Infranet层——由实时数据库、Web服务器、操作台浏览器等组成，主要完成生产过程的实时监控功能；如果实时数据库、Web服务器、操作台例览器等都基于同一台计算机设备，则可称为Web嵌入式控制系统——这也是当前机电一体化设备控制系统的发展模式。
·在Intranet层——由数据库服务器、Web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企业数据的管理功能。
·在Internet层——由企业Internet网站和用户浏览器(如家用微机等)组成，主要完成远程数据交互功能和向城市居民公布给水工况及处理结果。
6.编程软件：控制系统的编程软件同样经历了从最初的语句系列、面向对象的结构化程序，到工业控制组态软件的发展过程；随着Internet的发展，由Microsoft公司基于Windows操作系统所提出的COM（Component Object Model）、 DCOM(Distributed Coponent Object Model)、ActiveX等概念事实上引导着世界计算机软件产业界的编程思想和方法，在工控领域这种概念的一个重要成果就是OPC(OLE for Process Control，过程控制中的对象嵌入技术)技术规范。基于OPC技术，从传统的“组态软件”概念，发展到了已有成熟产品的“组件软件”概念。
7.与地理信息管理系统GIS(Geographic Information System)的接口：鉴于GIS在市政管理中日益重要的作用，作为市政系统一部分的城市给水体系，通过Internet，实现其SCADA与市政GIS的在线连接具有重要的意义。
三、在Web平台下，用 “Infranet+Intranet+Internet”一体化技术是完善当前水工业SCADA管理系统的最新模式
从工程控制的角度看，城市供水体系是一个直接由城市人群生产生活过程产生的、物理位置分散、分布时变参数多、生产过程及结果透明度高的开放型大系统。系统设计、软硬件设备选型都要坚持开放性原则——在目前以“信息化、全球化、以人为本”为标志的知识经济时代，这不仅是当前仪表自动化产业的发展规范，也是降低综合成本(主要是设备成本和人工成本)的有效措施——只有坚持全开放性原则，充分利用各种社会资源(通讯资源、人力资源、技术服务资源等等)，才能节省投资。根据以上的技术特点，基于TCP/IP网络协议和Web应用技术的SCADA结构模型（见图1），可从三个方面描述：
1.网络拓扑结构：Infranet+Intranet+Internet：
·面向工厂控制设备的现场总线及工业控制网络层——
Infranet(Infrastructure Networks)；
·以“实时数据库管理”和“人机操作界面”为主要内容的企业内部互联网层——Intranet(Intra-Networks)；
·以实现“远程人机交互”为主要内容的国际互联网层——Internet(International Networks)；
2.数据库分布结构：企业管理数据库+生产实时数据库；
3.HMI(Human-Machine Interface：人—机界面)分布结构：
4.生产工况监控+数据库管理。
支持TCP/IP协议以实现三层网络无缝互联，应用Web技术实现“企业综合自动化”，是当前SCADA发展的主要方向，国际上一些著名的工控领域软硬件制造商、系统集成商如：Rockwell、Siemens、Foxbro、Fisher-Rosemount、Schneider、Intellution、Wanderware、PC-Soft等等最近2、3年中所推出的基于“整体自动化”和“工厂自动化”概念的各种系列产品基本上都是这种结构的典型范例和事实“标准”，并且在发达国家城市供水体系中得到了广泛应用。综上所述，基于Web平台下开发及应用 “Infranet+Intranet+Internet”一体化技术是当前完善供水SCADA管理系统的发展趋势
四、基于Web平台下，设计“Infranet+Intranet+Internet”一体化技术时应注意的问题
基于Web平台下，用“Infranet+Intranet+Internet”一体化技术进行开发设计时应注意：
1、应对现有的SCADA系统进行客观的分析，充分调研该系统是否满足用户需求、业务需求、功能需求，然后编写详细的需求说明书；最后确定建设目标，完成系统设计方案。
2、系统采用的技术尽可能是当前的先进技术，但这些技术应是经过考验、即是成熟的。在系统设计时，必须采用统一的技术标准、统一设备选型。
3、在选择系统平台时，应选用开放性、兼容性、互移性、安全性好的系统平台。在Web平台下，“Infranet+Intranet+Internet”一体化技术分三层，即基于TCP/IP协议集通向远程监控计算机的Internet体系结构为骨干层；基于TCP/IP协议集的企业内部网络Intranet体系结构为核心层；基于Profibus—DP协议集的水厂监控网络RS—232/485体系结构为应用层；这样完全可以实现企业内部用户通过Intranet访问Internet。
4、在选用计算模式时，应选用系统稳定、维护量小的计算模式，采用B/S（浏览器/服务器）（Broswer/Server）计算模式是比较好的选择。因为它于客户机/服务器（C/S）计算模式相比，B/S结构是一种平面型多层次的网状结构，最主要的特点是B/S结构与软、硬件平台的无关性，所以浏览器、Web、Server、Java、HTML以及数据库资源都可以做到与软、硬件平台无关。
5、在选用应用软件开发工具时，应选用可用性、开放性、可扩展性、安全性好的开发工具。后台服务器软件开发工具可选用SQL 2000平台进行开发；前台客户端软件开发工具可选用Visual Basic 7.0和Java平台进行开发；这样可以使前后台连接比较稳定，前台主界面是具有动感画面的网页界面，在使用时，只要把鼠标放到要点击的位置，点击一下便可击活。
参考文献：
①缪学勤.现场总线技术最新进展与我们的对策［A］.工业仪表与自动化学术会议论文集［C］.2000
②郭凤文，水工业自动化控制技术的发展趋势 《中国给水排水》2001年 第3期
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