摘要：本文主要介紹了隔離網(wǎng)關(guān)pSafetyLink及PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用方法，介紹了其總體設(shè)計(jì)思想與功能模塊，及以此為基礎(chǔ)的生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)應(yīng)用的情況。

關(guān)鍵詞：pSafetyLink PIMS 隔離網(wǎng)關(guān) 生產(chǎn)管理系統(tǒng)

一、前言

二十一世紀(jì)信息革命的風(fēng)起云涌，為中國(guó)帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。在信息技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，正由傳統(tǒng)工業(yè)向高度集約化、高度知識(shí)化、高度技術(shù)化工業(yè)轉(zhuǎn)變。為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)集成就要進(jìn)行控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。早期的聯(lián)網(wǎng)基本沒(méi)有安全防護(hù)，然而，隨著互聯(lián)網(wǎng)病毒的泛濫，對(duì)控制系統(tǒng)的威脅也就越來(lái)越大。經(jīng)常造成控制系統(tǒng)死機(jī)，嚴(yán)重地危害安全生產(chǎn)。pSafetyLink系列網(wǎng)絡(luò)隔離式工業(yè)通信網(wǎng)關(guān)的應(yīng)用解決解決了工業(yè)SCADA 控制網(wǎng)絡(luò)如何安全接入信息網(wǎng)絡(luò)（外網(wǎng)）的問(wèn)題。pSafetyLink 內(nèi)部為雙獨(dú)立主機(jī)架構(gòu)，雙主機(jī)之間采用專(zhuān)有網(wǎng)絡(luò)隔離技術(shù)，徹底阻斷任何網(wǎng)絡(luò)形式的連接，同時(shí)pSafetyLink 通過(guò)內(nèi)嵌的高性能工業(yè)通信軟件，支持各種主流工業(yè)SCADA 通信標(biāo)準(zhǔn)，如：OPC、Modbus、DNP3 等。

PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)，是用于生產(chǎn)管理的軟件。它提供了一個(gè)信息集成和管理的平臺(tái)，主要用于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查看、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)管理。它真正實(shí)現(xiàn)了辦公室和生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的信息溝通，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的管理、實(shí)時(shí)流程查看、實(shí)時(shí)趨勢(shì)瀏覽、報(bào)警記錄與查看、開(kāi)關(guān)量變位記錄與查看、報(bào)表數(shù)據(jù)存貯、歷史趨勢(shì)存貯與查看、生產(chǎn)過(guò)程報(bào)表生成、生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成等功能，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)過(guò)程控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)集成與綜合管理。用戶可以通過(guò)微軟IE瀏覽器登陸PIMS Web Server瀏覽生產(chǎn)過(guò)程的信息。

二、PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)平臺(tái)的功能模塊

PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)是一套綜合化、全方位生產(chǎn)、信息管理系統(tǒng)；該系統(tǒng)從生產(chǎn)實(shí)踐出發(fā)，結(jié)合實(shí)際管理制度，采用當(dāng)前先進(jìn)的開(kāi)發(fā)工具與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式進(jìn)行開(kāi)發(fā)。為了能夠靈活地實(shí)現(xiàn)多樣化的功能，軟件的體系結(jié)構(gòu)也相應(yīng)地比較復(fù)雜。這樣一種功能模塊的劃分是基于以太網(wǎng)的，非常需要安全防護(hù)功能。

PIMS系統(tǒng)包括如下幾個(gè)功能模塊：

1）分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊；

2）開(kāi)發(fā)及組態(tài)系統(tǒng)功能模塊；

3）運(yùn)行系統(tǒng)軟件模塊；

4）Web Server網(wǎng)上發(fā)表模塊；

5）SQL、DDE、OPC、COM接口模塊；

6）腳本編譯執(zhí)行模塊；

7）生產(chǎn)報(bào)表生成功能模塊；

8）I/O設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊；

9）管理統(tǒng)計(jì)表報(bào)生成模塊；

三、PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和安全接入

1、PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及安全接入示意圖

PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可以劃分為三個(gè)層次，自下而上依次為：過(guò)程控制層、工廠管理層、企業(yè)管理層。其中企業(yè)管理層完成管理者和各職能科室生產(chǎn)管理報(bào)表生成的任務(wù)；工廠管理層完成各職能科室實(shí)時(shí)監(jiān)控的任務(wù)，它對(duì)下連接現(xiàn)場(chǎng)控制層，對(duì)上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接企業(yè)管理層，它不僅負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，而且在系統(tǒng)中起到上傳下達(dá)的重要作用；過(guò)程控制層由DCS、PLC、智能儀表等控制器組成，它是整個(gè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)項(xiàng)目中，生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)的服務(wù)器放在工廠的調(diào)度中心，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、Web發(fā)布等功能。在工廠管理層與過(guò)程控制層之間，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)和RS-485總線進(jìn)行通訊。在企業(yè)管理層、工廠管理層之間，通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。在企業(yè)管理層配置有用于企業(yè)管理的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，還有統(tǒng)計(jì)報(bào)表生成軟件模塊，用于生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

圖2 趨勢(shì)瀏覽圖

2、PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)的特點(diǎn)

PIMS的特點(diǎn)主要是基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這樣一種技術(shù)非常需要安全防護(hù)功能。主要特點(diǎn)是：

（1）Web功能：隨著Internet/Intranet技術(shù)不斷發(fā)展，尤其是基于WEB的信息發(fā)布和檢索技術(shù)的不斷發(fā)展,整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)逐漸從C/S的主從結(jié)構(gòu)向靈活的多級(jí)分布結(jié)構(gòu)演變。[2]目前，以Web技術(shù)為核心的信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用賦予這種多級(jí)分布的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以更新的內(nèi)涵，這就是瀏覽器/服務(wù)器（B/S）體系結(jié)構(gòu)。

B/S結(jié)構(gòu)事實(shí)上是一種類(lèi)似于終端/主機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模式，同時(shí)又具有客戶機(jī)/服務(wù)器模式的分布計(jì)算特性。它的主要特點(diǎn)是集中管理，也就是說(shuō)軟件程序、數(shù)據(jù)庫(kù)以及其他一些組件都集中在服務(wù)器端。用戶端除了瀏覽器及其所依賴的操作系統(tǒng)之外無(wú)需其他軟件和相關(guān)的管理維護(hù)工作。這樣用戶需要查詢的資料和打印文檔的數(shù)據(jù)都來(lái)自于同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，從而保證了數(shù)據(jù)的一致性、及時(shí)性和完整性。從管理的角度而言，程序代碼的維護(hù)以及更新、數(shù)據(jù)庫(kù)的備份和日常維護(hù)等都可只在服務(wù)器端進(jìn)行。

另外，利用WWW技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)管理系統(tǒng)在Internet上發(fā)布,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

（2）實(shí)時(shí)性、開(kāi)放性：系統(tǒng)采用合理分配數(shù)據(jù)傳輸量的方法來(lái)平衡系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，提高傳輸速度，使系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性。

工控軟件系統(tǒng)的開(kāi)放性是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代工業(yè)控制技術(shù)與信息技術(shù)緊密結(jié)合的必然要求，也越來(lái)越引起軟件制造商和硬件制造商共同的重視，并逐漸成為工控軟件的競(jìng)爭(zhēng)熱點(diǎn)。不論采用何種技術(shù)，只要是能夠提供充分的開(kāi)放性、兼容性的軟件，就必將被廣大的用戶接受。在PIMS軟件中，我們通過(guò)DDE、OPC、ODBC等多種方法與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，以滿足不同客戶的需求。

（3）友好的人機(jī)界面：軟件在設(shè)計(jì)時(shí)完全按照客戶化的界面設(shè)計(jì)思想，使用戶使用更加方便。完全漢化的系統(tǒng)軟件，采用組態(tài)方式進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，能夠按照操作人員習(xí)慣設(shè)計(jì)軟件功能。系統(tǒng)軟件采用標(biāo)準(zhǔn)的Windows 及IE界面，操作簡(jiǎn)便，易學(xué)易用。

圖3 報(bào)表查詢圖

3、PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能

（1）數(shù)據(jù)采集功能：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集。

（2）流程圖畫(huà)面瀏覽：通過(guò)流程圖畫(huà)面形象地反映出工藝原理和狀況，使企業(yè)的管理層能夠方便地了解、分析設(shè)備狀況和生產(chǎn)情況。

（3）實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)監(jiān)視：通過(guò)實(shí)時(shí)趨勢(shì)的數(shù)據(jù)變化曲線能夠及時(shí)地反映出當(dāng)前時(shí)間段的生產(chǎn)情況；通過(guò)歷史趨勢(shì)的查看，可以了解長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)情況。當(dāng)發(fā)生事故時(shí)，可以利用歷史趨勢(shì)進(jìn)行事故追憶和事故原因分析。

（4）生產(chǎn)報(bào)表自動(dòng)生成：能夠自動(dòng)生成生產(chǎn)班報(bào)、日?qǐng)?bào)等生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表。反映的數(shù)據(jù)真實(shí)準(zhǔn)確。

（5）實(shí)時(shí)報(bào)警、歷史報(bào)警功能：當(dāng)某個(gè)工藝參數(shù)達(dá)到報(bào)警條件如“HH高高限”時(shí)，就立即產(chǎn)生相應(yīng)的報(bào)警信息，并且有聲音和閃爍及顏色變化等報(bào)警信息。

（6）管理統(tǒng)計(jì)表報(bào)生成功能，由企業(yè)管理層的軟件實(shí)現(xiàn)。完成全廠及企業(yè)的生產(chǎn)信息的分析管理。根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)對(duì)全廠主要指標(biāo)，機(jī)組同期對(duì)比，發(fā)電量、供電煤耗、綜合標(biāo)煤?jiǎn)蝺r(jià)、燃料費(fèi)等生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)狀況作以統(tǒng)計(jì)分析，分析采用圖示及表格數(shù)據(jù)，對(duì)所發(fā)生數(shù)據(jù)做一更直觀的描述，對(duì)于對(duì)口專(zhuān)業(yè)人員或領(lǐng)導(dǎo)層人員做好下一步工作，更具有深遠(yuǎn)的意義。

圖4 流程瀏覽圖

四、結(jié)束語(yǔ)

PIMS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)與pSafetyLink系列隔離式網(wǎng)關(guān)的結(jié)合應(yīng)用，使PIMS生產(chǎn)管理系統(tǒng)項(xiàng)目的安全性得到了保證，避免了病毒及黑客對(duì)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的侵害，對(duì)該企業(yè)的信息化建設(shè)起了較大的作用。降低了系統(tǒng)維護(hù)的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了信息流轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。