论文导读：为了解决复杂的总自动控制及信息管理个，提高系统的自动化和信息化程度，施耐德电气公司提出了透明工厂的概念。
关键词：透明工厂，信息控制一体化以太网
0 引言
随着自动化控制水平、网络技术、计算机技术和Web技术的飞速发展，烧结厂设备控制水平和工程方案也在不断进步，烧结厂管理信息相同和控制系统的一体化无缝连接也必将成为未来烧结厂管控系统的发展趋势，传统烧结厂的PLC控制系统也必将向这一趋势靠拢。
1 透明工厂概念
为了解决复杂的总自动控制及信息管理个，提高系统的自动化和信息化程度，施耐德电气公司提出了透明工厂的概念。透明工厂解决方案完全基于目前发展迅猛、广泛应用于所有领域的开放的TCP/IP以太网技术，其应用层采用工业控制领域的标准、开放的MODBUS协议。使用户彻底摆脱了非标准的、封闭的专用工业控制网络和现场总线技术的束缚，提供用户大量成熟的、目前已在世界范围广泛成功应用的各种工业级网络设备，同时支持用户选择IT行业通用的标准网络产品。
2烧结厂生产工艺概况
烧结过程是复杂的物理化学反映过程，烧结生产已成为钢铁企业必不可少的重要环节，为后续的生产工艺奠定了坚实的基础。烧结工艺由原料混匀供料、燃料熔剂破碎及筛分、烧结配料、混合制粒、烧结冷却、成品整粒、抽风除尘和冷热返矿循环等系统组成。除尘灰、混合铁矿粉、燃料、熔剂和返矿经按计算好比例经过配合后，送到混合机进行润湿、混匀和制粒，混合好的物料由布料器铺到台车上进行点火后抽风烧结，烧结矿热破筛分后进入带式（环式）冷却，经整粒分出10—20mm的烧结矿做为铺底料，小于5mm的作为冷返矿返回到烧结配料室参加配料，大于5mm的作为成品矿直接由胶带机送往高炉或储存。烧结工艺流程如图1所示：
图1 烧结工艺流程
3、基础自动化控制系统
3.1 控制系统概述 基础自动化控制系统是保证烧结正常生产的关键,其主要任务是：根据HMI的操作指令、过程控制级的操作数据和现场各检测器的信号完成各个工艺设备或者工艺过程的顺序控制和PID调节控制；进行工艺过程及设备状态的实时数据采集、整理，然后传送到过程控制级；完成各工艺过程及设备的故障报警处理及显示。基础自动化控制系统采用了先进、可靠的硬件控制及网络设备、高可靠的检测仪表、智能的设备管理及故障监测软件，电气、仪表基础自动化控制系统一体化，操作HMI具有方便、快捷和非常友好的人机界面,实现了网络数据通讯一体化，具有快捷、高速、大容量和开放的技术性能，达到了“国内一流、国际先进”水平。
3.2.服务器功能 设有2台服务器，分别为基础自动化（L1）数据库服务器、L1.5级服务器，L1.5级服务器负责与L2级之间数据通讯与交换，下达L2级服务器指令。科技论文。L1级数据库服务器主要负责PLC与上位端（服务器、客户机）之间的数据传输、数据存储、报警等功能。
3.3 客户端功能 采用施耐德公司Monitor Pro V7.2上位监控软件Server/Client 结构，客户端主要完成对现场设备的检测、监视、控制、调节、诊断，主要有原料系统、燃料系统、烧结配料系统、烧结冷却系统、成品筛分系统。通过Monitor Pro V7.2 上位监控软件Server/Client网络软件的特点，实现各上位监控机之间相互切换、互为备用，达到远程访问、监控、操作、调节、诊断的目的。
3.4 系统通讯协议 施耐德公司Quantum系列PLC 具有多种协议的通讯方式，主要有：Modbus TCP/IP、Modbus Plus、Modbus，本系统中充分利用了其强有力的通讯能力。
4、自动控制系统软件配置及功能
4.1编程软件 采用施耐德公司CONCEPT 2.6编程软件，运用梯形逻辑(LD)、自定义功能块（DFB）及控制功能块(FBD)相结合的编程方式实现对原料系统、燃料系统、烧结配料系统、烧结冷却系统、成品筛分系统的现场设备进行过程监控、检测、调节、操作。
4.2监控软件 采用施耐德公司Monitor Pro V7.2上位监控软件,服务器及客户机运行在Windows 2000专业版的平台上，Monitor Pro V7.2建立在多层次体系结构上，综合了三种不同的功能：数据存储功能、数据处理功能、用户接口功能。登陆身份确定及权限保护上位监控机(HMI)画面设有登录、退出、帮助、诊断按钮，并赋予不同人员不同的操作权限。如：赋予操作人员操作的权限、维护工程师维护的权限、系统工程师组态的权限。各类人员根据不同的权限进行不同的操作，其中系统工程师的权限最高，可以修改、组态、退出系统，操作人员的权限相对较小，仅可浏览主要操作画面，维护工程师可对电气设备的运行参数进行修改、浏览故障分析画面，但不能对系统进行组态、修改用户权限。
5、先进技术的应用
5.1 OPC(OLE forProcess Control)技术 莱钢烧结过程计算机系统的客户端和服务器应用OPC技术进行通讯，作为Client/Server(客/服)结构，烧结系统上位监控机的数据通过服务器采集各PLC站的数据并负责分发至各站，来自各操作站的数据也通过此服务器在分发至各PLC站。采用Monitor Pro V7.2 SERVER版监控软件，各上位监控机的数据采集、设备状态监控标签均在服务器端建立，完成生产过程工艺设备的操作与监控。服务器端采用SQLserver大型数据库，通过ODBC（数据源）接口与Monitor Pro V7.2实现联接，完成对历史数据的存储。EDI(ExternalDevice Interface)通过RTDB（实时数据库）对PLC进行读、写操作，RTDB负责存储应用程序数据。OPC Server 负责: RTDB及SERVERS的数据与CLIENTS的数据进行通讯，在Client Builder与RTDB建立联系之前启动服务器。Client Builder分派数据通讯任务，通过OPC通讯管理器与OPC Server联接，从RTDB获取数据，通过标签、图形实时动态地显示过程数据。
5.2 采用嵌入式技术 采用嵌入式技术，将过去的FCS、DCS、PLC、GIS、OAS办公自动化系统，所有现场测控系统及主工艺流程所应用的先进控制技术都纳入“Internet+RTE+TCP/IP协议”为主要模式的信息控制一体化系统中去。
众所周知，嵌入式技术将成为21世纪发展最快的IT产业。嵌入式系统是以应用为中心，以高端的计算机技术为基础，软硬件可以任意裁剪；适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功能有严格要求的专用计算机系统。也可以说是：嵌入到对象体系中的专用计算机系统，用来实现主站监控系统对其他设备的控制、监视或管理等功能。
下一代的网络设备中，嵌入式设备将大大增加，约占70％左右，并与Internet联网。专家们预测，到2010年是嵌入式Internet时代，这一时代将会产生比PC时代多成百上千倍的瘦服务器，能在Internet网上，自动、实时、方便、简单地提供网上任何需要的这些信息的对象。嵌入式系统是实现烧结工业信息控制一体化的不可分割的一部分。
5.3 人机接口共享化 采用可靠性高、速度快、容量大的高档服务器，操作系统具有系统开放、通用性强的特点，利用最新一代网络设备（100Mbit/s）光纤以太网）将系统各种硬件设备（服务器、PLC、客户端）联接起来，完成各种数据的交换任务，实现了网络系统共享、资源共享、信息共享。
5.4 网络故障诊断 由于该系统网络庞大、复杂，为保证其安全、稳定运行，网络故障诊断尤为重要。为此，在OPC Server 终端上开发了网络故障诊断功能，实时检测网络系统故障，如：数据库故障、ODBC故障、EDI故障等。为保证网络安全，拒绝非法用户登录和破坏，系统设置了严格的授权，网络的访问必须由用户进行身份确认，通过口令控制赋予不同用户不同的权利。
6、现场网络技术是实现信息控制一体化的必要条件
从小系统到大系统，从单一的控制系统到整个烧结厂控制系统信息集中监控的设计中又是关联整个系统的结构体系，涉及到整个系统的全局性和根本性的问题。特别是众多分散的控制站级现场网络，像人的四肢的神经网络，它是源头。
61 好的现场网络为构建新型的信息控制系统创造了条件 新型实用的工业以太网，可以使网络延伸到自动化系统的最低层——各种检测仪器仪表和现场设备，不仅能横向整合现场信息资源，做到快速响应，也能纵向整合现场信息与企业管理信息，建立全局性的自动化系统，以达到准确诊断、及时调控、快速维护、远程监控、管理服务。就可以满足企业领导层的运筹决策，能做到及时参与全球化的竞争要求。
6.2 好的现场网络为创造全数字化的开放的信息控制一体化系统奠定了基础 一个好的现场网络架构，可以快速和科学的使基础数据构成有序的数据集合，形成对本企业运营全面完整的精确的描述。在上一级的监控中心，可准确的集成主工艺流程中各种先进控制技术专用的数据集合的在线应用，达到数字化实现系统的高精度，高闭环调控的目标。科技论文。
生产过程控制参数的精确设定，生产状况、设备和流程状态的信息，都是企业信息的重要组成部分，要通过现场网络在线的无距离的精确的实现。这种最底层的控制网络，就在现场控制层，他对应控制系统的三层结构如图2所示。：
7、“透明工厂”的实现
透明工厂是建立在新的信息技术（IT）和通讯技术基础之上的，这些技术包括OPC开放软件标准和Web技术等，它主要包括三个方面的内容：基于TCP/IP的通信、Web模式的网络应用和面向对象的编辑。透明工厂的核心是Ethernet和TCP/IP。施耐德公司首先推出了工业以太网的标准：TCP/IP MODBUS，它是在TCP/IP标准中，应用层采用工业控制领域的标准、开放的MODBUS协议。MODBUS使用TCP/IP应用层的502端口，并得到国际公认。透明工厂的另一项核心技术是将Web技术引用于工业自动化，它在自动化平台上内置Web Server，从而使自动化信息和数据易于被不同的操作系统得到，使得工业自动化数据共享、多点访问及通过公共Internet 访问工业自动化网络数据变得十分容易和便利。在莱钢烧结生产线中，为建设成一个全自动化、信息化、网络化的现代化工厂，各系统均采用了施耐德电气公司Quantum系列PLC控制系统,，根据烧结生产线的特点，一级为基础自动化,网络采用符合Modbus TCP/IP协议的10/100M自适应环行工业以太环网，集成Web网页的以太网通讯模板140 NOE 77110。二级为过程自动化网络，采用100Mbit/s的工业以太网，连接转炉、精炼、连铸系统，通讯介质采用光缆，并预留三级网络的接口。工业以太网标准的TCP/IP Modbus是在TCP/IP标准中，应用层采用Modbus通讯协议。同时将Web应用到工业自动化，在自动化平台上内置Web Server，从而使控制数据易于被不同的操作系统得到，也可以通过公共网络来访问工业现场的数据。这种基于Web的体系结构使工业数据更加同步，网络集成难度降低，也可以更好的控制网络的数据流量。“透明工厂”技术是完全开放的，它可以在所有的自动化环境下与制造执行系统（MES）和企业资源计划（ERP）无缝连接。科技论文。通过软件开发平台及网络协议，将整个控制系统的控制站及操作站HMI统一编制IP地址，可方便访问各系统的共享数据。在软件设计时，将系统的硬件状态及重要的工艺参数均设置在WEB中，设备维护及生产管理人员可通过网络系统实现远距离的访问，及时了解各系统的运行状况，实现了整个系统的透明化，即“透明工厂”。
8、结束语
“透明工厂”在莱钢烧结生产线的应用取得成功，符合当今计算机控制技术的发展潮流，具有先进性、可靠性、易维护性，便于系统扩展，提高了自动化控制水平，减少了设备故障率及维护量，取得了较好的经济效益及社会效益。
参考文献：
[1] 缪学勤. 实时以太网技术最新发展. 北京:电气时代,2005.6
[2] 王卫兵. 计算机网络接口技术.北京：机械工业出版社，1997.5
[3] 王卫兵. 可编程控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2002.1
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