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摘要：嵌入式工业以太网和现场总线是新兴控制技术，本文论述了基于这一技术的综合一体化办公监控系统，搭建了标准的一体化网络架构模型，并给出了标准的系统业务工作流程图。
关键词: 嵌入式 工业以太网 现场总线
中图分类号：X924.3 文献标识码：A文章编号：
1 概述：
随着经济全球化加深，企业及时准确把握市场动向，降低生产成本，提高生产效率成为焦点。基于工业以太网及现场总线技术的大网络综合一体化办公监控系统的出现，解决了这一问题。
1.1 综合一体化办公监控系统概念
综合一体化办公监控系统是指把企业信息管理系统和工业自动化控制系统相融合，以计算机网络通讯技术为手段，采用现代企业管理思想和方法，以企业行业实际经验和发展要求为基础，有效整合企业内部各部门业务流程，实现通过远程登录实现对工控现场进行实时远程监控、远程设备调试、远程设备故障诊断和处理，远程决策，自动管理企业的生产计划和调度，自动实现资源的优化配置等功能。
1.2综合一体化办公监控系统优点
－开放性与共享性。不受地域和距离限制，通过VPN等网络技术和专用软硬件设备，实现本地和远端的同时、同效办公，特别适合国际性或跨地区工作性的工业企业。
－由若干相互联系、相互制约的子系统组成有机整体，多系统高度融合。
－采用嵌入式以太网及总线技术，通信速率较高，系统运行稳定，软硬件资源丰富，应用前景广泛。
－数字化多层系统集成网络结构，为企业智能化生产运营管理奠定良好软硬件基础。
－操作方便，安全性高。
－不同厂家不同通信协议的产品可以在同一个网络上共存，使企业用户技术改造或扩大生产时，最大限度保护已有投资，预采购设备的供应商有多样化选择。
－减少企业对员工个人知识的过分依赖，业务信息流程化管理，可视化操作，降低了企业对人力的需求。
2综合一体化办公监控系统搭建过程中需解决问题
综合一体化办公监控系统由企业信息管理系统和工业自动化控制系统构成。
企业信息管理系统是指集成自动化办公（OA）系统、企业信息门户网站系统、项目管理系统、购销存系统、企业资源管理（ERP）系统等子系统的大系统，各子系统之间因处理对象或者服务对象不同而有所区分，他们之间相互独立，又相互渗透，融合管理学、统计学、会计学和经济学等建起的多种数学模型，可自动分析并处理企业日常管理信息，是企业完成管理与决策的信息网，一般以以太网和TCP/IP协议为体系架构和协议规则，处于企业中上层，其具有高速处理大量变化多样信息的特征。
工业自动化控制系统指集成分布式集散控制（DCS）系统、安全联锁（SIS）系统、可编程逻辑控制器（PLC）、现场控制（FCS）系统等控制子系统的大系统，各子系统之间相互嵌合，按照“生产订单”，结合工艺、原材料、安全生产因素及其他相关条件，自动配置资源，自动加工制造不同工业产品，体系架构多样，协议规则不统一，处于企业中下层，处理实时的现场信息，具有安全可靠、成本低廉、协议简单和容错性强等特征。
由此可见，搭建综合一体化办公监控系统网络最关键是解决：
－信息管理系统网络搭建问题；
－工业自动化控制系统网络搭建问题；
－信息管理系统网络和工业自动化控制系统网络集成和互操作问题；
－如何保障整个大系统安全和可靠运行的问题。
2.1 企业信息管理系统网络
企业信息管理系统子系统不同，系统架构不同，将各系统集成在一起，并对接口进行优化，就必须建立统一的体系架构。
常见网络体系架构集成方式有三种：
两层模式：数据库和应用安装在同一台物理服务器上，多个前台服务器构成；
三层模式：一台数据库服务器，多台应用服务器和多个前台服务器构成；
多层模式：一台数据库服务器，多台应用服务器，多台前台服务器和多台web服务器构成。
上图所示，多层系统在数据、系统和访问集成方面有很强兼容性和扩展性，用户与不同服务器终端的联系可以在表示层实现；整合应用层为实现各种不同应用服务器的数据交流；数据库层为储存、分析处理数据并保护系统间级用户与应用系统间数据安全；网络和网管系统组件层为实现网络中心、交换机、路由器、网关等之间软硬件连接等。
2.2现场总线技术与工业以太网技术
全分散控制体系结构、两线制供电与通信方式，支持电缆、光缆、双绞线、射频、红外线、电力线等多种介质以及可靠性和抗干扰性不断加强，使现场总线技术在工控领域的地位不断加强。但现场总线没有统一标准，仅ICE就推荐了10种现场总线标准，且他们之间的相互兼容性并不理想。
在解决实时性和确定性等不足之后，具有现场总线特性，且专门用于工业控制领域的工业以太网以其快速交换式、全双工通讯及在现场控制级中逐渐推广，被认为是工控网络发展的新方向。
2.3嵌入式现场总线技术
所谓嵌入式现场总线是指在应用层指定统一协议标准，如TCP/IP协议，把工业以太网作为一体化网络基础，在标准的TCP/IP应用层嵌入现场总线协议，把工业以太网作为现场总线协议的通道。
2.3嵌入式工业以太网技术及信息网、控制网集成
综合一体化办公监控系统的关键是实现信息管理系统网络和工业自动化控制系统网络的集成和统一构架。在应用层指定统一协议标准，如标准的TCP/IP协议，把工业以太网应用层TCP/IP协议嵌入到通用以太網应用层TCP/IP协议中，实现连接在控制网上的仪表、设备等进入局域网和以太网。
2.4 安全性和可靠性问题
工控网侧重工业现场需要，故对设备材质强度、可靠性、抗干扰、本安性及控制方案的实时性和易操作性等有较高要求。通过隔离实时域与非实时域，使用不同类型网关将实时报文和同步信息限制在实时域中，防止实时域与非实时域之间、一个实时域和另一个实时域之间相互干扰。
1.5综合一体化办公监控系统架构
1.3综合一体化办公监控系统的工作流程
按企业信息管理要求及职能部门权限不同，各子系统相互联系又相互制约，实行流程化管理并与企业管理层级相对应，最高层为企业战略管理层，从战略的高度对企业信息和资源在整体上进行配置和优化管理；然后是中间管理层，在业务层面上对企业设计、生产、销售、采购、财务、库管等部门间业务信息进行组织协调；最底层是基层管理层，主要对业务处理过程信息进行管理。典型工作流程如下：
从上可知，企业战略管理层是级别最高，集成了全部数据报表在内的完整数据库。
各子系统和专业平台按其功能集成在一起，形成中间管理层。相对独立的子系统如：信息门户平台可实现企业对外信息发布及企业形象展示；员工工作平台提供诸如收发电子邮件、资料共享等功能；其他相互关联子系统如：销售签订销售合同并录入销售订单，调度根据库存、采购和生产等情况自动制定生产计划和原料采购计划，并生成采购订单和生产订单，采购根据采购订单与供应商签订采购合同，生产根据生产订单安排生产，财务根据采购订单和库房到货单及发票等进行付款，根据出库单及销售订单等收款。
基层管理的工作是把各种数据信息录入系统，并根据工作流进行跟踪，监督和控制。
4 结束语
综合一体化办公监控系统具有很强可行性和实用性，符合企业信息管理及工业控制技术发展趋势，且在实践中正不断被尝试。
参考文献
【1】陈浩 林家俊 基于工业以太网的系统设计 网络与通讯 2008.5 P58~61
【2】刘杰 沈荣芳 企业信息管理系统：概念、发展、问题及研究方向系统工程 1994.11第12卷第6期 P5~13
关键词: 嵌入式 工业以太网 现场总线
中图分类号：X924.3 文献标识码：A文章编号：
1 概述：
随着经济全球化加深，企业及时准确把握市场动向，降低生产成本，提高生产效率成为焦点。基于工业以太网及现场总线技术的大网络综合一体化办公监控系统的出现，解决了这一问题。
1.1 综合一体化办公监控系统概念
综合一体化办公监控系统是指把企业信息管理系统和工业自动化控制系统相融合，以计算机网络通讯技术为手段，采用现代企业管理思想和方法，以企业行业实际经验和发展要求为基础，有效整合企业内部各部门业务流程，实现通过远程登录实现对工控现场进行实时远程监控、远程设备调试、远程设备故障诊断和处理，远程决策，自动管理企业的生产计划和调度，自动实现资源的优化配置等功能。
1.2综合一体化办公监控系统优点
－开放性与共享性。不受地域和距离限制，通过VPN等网络技术和专用软硬件设备，实现本地和远端的同时、同效办公，特别适合国际性或跨地区工作性的工业企业。
－由若干相互联系、相互制约的子系统组成有机整体，多系统高度融合。
－采用嵌入式以太网及总线技术，通信速率较高，系统运行稳定，软硬件资源丰富，应用前景广泛。
－数字化多层系统集成网络结构，为企业智能化生产运营管理奠定良好软硬件基础。
－操作方便，安全性高。
－不同厂家不同通信协议的产品可以在同一个网络上共存，使企业用户技术改造或扩大生产时，最大限度保护已有投资，预采购设备的供应商有多样化选择。
－减少企业对员工个人知识的过分依赖，业务信息流程化管理，可视化操作，降低了企业对人力的需求。
2综合一体化办公监控系统搭建过程中需解决问题
综合一体化办公监控系统由企业信息管理系统和工业自动化控制系统构成。
企业信息管理系统是指集成自动化办公（OA）系统、企业信息门户网站系统、项目管理系统、购销存系统、企业资源管理（ERP）系统等子系统的大系统，各子系统之间因处理对象或者服务对象不同而有所区分，他们之间相互独立，又相互渗透，融合管理学、统计学、会计学和经济学等建起的多种数学模型，可自动分析并处理企业日常管理信息，是企业完成管理与决策的信息网，一般以以太网和TCP/IP协议为体系架构和协议规则，处于企业中上层，其具有高速处理大量变化多样信息的特征。
工业自动化控制系统指集成分布式集散控制（DCS）系统、安全联锁（SIS）系统、可编程逻辑控制器（PLC）、现场控制（FCS）系统等控制子系统的大系统，各子系统之间相互嵌合，按照“生产订单”，结合工艺、原材料、安全生产因素及其他相关条件，自动配置资源，自动加工制造不同工业产品，体系架构多样，协议规则不统一，处于企业中下层，处理实时的现场信息，具有安全可靠、成本低廉、协议简单和容错性强等特征。
由此可见，搭建综合一体化办公监控系统网络最关键是解决：
－信息管理系统网络搭建问题；
－工业自动化控制系统网络搭建问题；
－信息管理系统网络和工业自动化控制系统网络集成和互操作问题；
－如何保障整个大系统安全和可靠运行的问题。
2.1 企业信息管理系统网络
企业信息管理系统子系统不同，系统架构不同，将各系统集成在一起，并对接口进行优化，就必须建立统一的体系架构。
常见网络体系架构集成方式有三种：
两层模式：数据库和应用安装在同一台物理服务器上，多个前台服务器构成；
三层模式：一台数据库服务器，多台应用服务器和多个前台服务器构成；
多层模式：一台数据库服务器，多台应用服务器，多台前台服务器和多台web服务器构成。
上图所示，多层系统在数据、系统和访问集成方面有很强兼容性和扩展性，用户与不同服务器终端的联系可以在表示层实现；整合应用层为实现各种不同应用服务器的数据交流；数据库层为储存、分析处理数据并保护系统间级用户与应用系统间数据安全；网络和网管系统组件层为实现网络中心、交换机、路由器、网关等之间软硬件连接等。
2.2现场总线技术与工业以太网技术
全分散控制体系结构、两线制供电与通信方式，支持电缆、光缆、双绞线、射频、红外线、电力线等多种介质以及可靠性和抗干扰性不断加强，使现场总线技术在工控领域的地位不断加强。但现场总线没有统一标准，仅ICE就推荐了10种现场总线标准，且他们之间的相互兼容性并不理想。
在解决实时性和确定性等不足之后，具有现场总线特性，且专门用于工业控制领域的工业以太网以其快速交换式、全双工通讯及在现场控制级中逐渐推广，被认为是工控网络发展的新方向。
2.3嵌入式现场总线技术
所谓嵌入式现场总线是指在应用层指定统一协议标准，如TCP/IP协议，把工业以太网作为一体化网络基础，在标准的TCP/IP应用层嵌入现场总线协议，把工业以太网作为现场总线协议的通道。
2.3嵌入式工业以太网技术及信息网、控制网集成
综合一体化办公监控系统的关键是实现信息管理系统网络和工业自动化控制系统网络的集成和统一构架。在应用层指定统一协议标准，如标准的TCP/IP协议，把工业以太网应用层TCP/IP协议嵌入到通用以太網应用层TCP/IP协议中，实现连接在控制网上的仪表、设备等进入局域网和以太网。
2.4 安全性和可靠性问题
工控网侧重工业现场需要，故对设备材质强度、可靠性、抗干扰、本安性及控制方案的实时性和易操作性等有较高要求。通过隔离实时域与非实时域，使用不同类型网关将实时报文和同步信息限制在实时域中，防止实时域与非实时域之间、一个实时域和另一个实时域之间相互干扰。
1.5综合一体化办公监控系统架构
1.3综合一体化办公监控系统的工作流程
按企业信息管理要求及职能部门权限不同，各子系统相互联系又相互制约，实行流程化管理并与企业管理层级相对应，最高层为企业战略管理层，从战略的高度对企业信息和资源在整体上进行配置和优化管理；然后是中间管理层，在业务层面上对企业设计、生产、销售、采购、财务、库管等部门间业务信息进行组织协调；最底层是基层管理层，主要对业务处理过程信息进行管理。典型工作流程如下：
从上可知，企业战略管理层是级别最高，集成了全部数据报表在内的完整数据库。
各子系统和专业平台按其功能集成在一起，形成中间管理层。相对独立的子系统如：信息门户平台可实现企业对外信息发布及企业形象展示；员工工作平台提供诸如收发电子邮件、资料共享等功能；其他相互关联子系统如：销售签订销售合同并录入销售订单，调度根据库存、采购和生产等情况自动制定生产计划和原料采购计划，并生成采购订单和生产订单，采购根据采购订单与供应商签订采购合同，生产根据生产订单安排生产，财务根据采购订单和库房到货单及发票等进行付款，根据出库单及销售订单等收款。
基层管理的工作是把各种数据信息录入系统，并根据工作流进行跟踪，监督和控制。
4 结束语
综合一体化办公监控系统具有很强可行性和实用性，符合企业信息管理及工业控制技术发展趋势，且在实践中正不断被尝试。
参考文献
【1】陈浩 林家俊 基于工业以太网的系统设计 网络与通讯 2008.5 P58~61
【2】刘杰 沈荣芳 企业信息管理系统：概念、发展、问题及研究方向系统工程 1994.11第12卷第6期 P5~13