編者語：在zai工gong業ye自zi動dong化hua行xing業ye不bu斷duan變bian化hua的de同tong時shi，一yi個ge明ming顯xian的de趨qu勢shi是shi工gong業ye網wang絡luo也ye快kuai速su地di向xiang開kai放fang標biao準zhun的de因yin特te網wang世shi界jie遷qian移yi，這zhe一yi過guo程cheng的de焦jiao點dian就jiu是shi使shi得de不bu同tong類lei型xing的de應ying用yong能neng夠gou在zai因yin特te網wang/內聯網上共享數據。工業自動化的解決方案與新一代因特網的SOAP Web服務聯係在一起，施耐德電氣已經把這一新技術集成到PLC平台上，使得數據可以從實時的生產過程直接與商業/信息係統的應用進行交換。

　　在zai工gong業ye自zi動dong化hua的de通tong訊xun係xi統tong中zhong，包bao含han了le種zhong類lei繁fan多duo的de通tong訊xun協xie議yi，有you多duo種zhong封feng閉bi私si有you的de協xie議yi
，也ye有you基ji於yu開kai放fang的de現xian場chang總zong線xian和he工gong業ye以yi太tai網wang協xie議yi
，但dan整zheng體ti的de趨qu勢shi是shi朝chao向xiang開kai放fang標biao準zhun的de協xie議yi遷qian移yi，因yin為wei這zhe樣yang做zuo有you很hen多duo的de好hao處chu，其qi中zhong之zhi一yi就jiu是shi容rong易yi部bu署shu、安裝、調試和維護，並增加了不同係統和設備間的互易操作。

　　在zai工gong業ye自zi動dong化hua行xing業ye不bu斷duan變bian化hua的de同tong時shi，一yi個ge明ming顯xian的de趨qu勢shi是shi工gong業ye網wang絡luo也ye快kuai速su地di向xiang開kai放fang標biao準zhun的de因yin特te網wang世shi界jie遷qian移yi
，這zhe一yi過guo程cheng的de焦jiao點dian就jiu是shi使shi得de不bu同tong類lei型xing的de應ying用yong能neng夠gou在zai因yin特te網wang/內聯網上共享數據。工業自動化的解決方案與新一代因特網的SOAP Web服務聯係在一起，施耐德電氣已經把這一新技術集成到PLC平台上，使得數據可以從實時的生產過程直接與商業/信息係統的應用進行交換。

　　工業自動化的通訊

　　過去的幾十年中，各大廠商都在開發自己的通訊協議和網絡競爭工業自動化這一市場
，希望自己的網絡能夠贏得優勢。如Modbus
，FF
，Profibus，Interbus，Devicenet
，Asi等，可以列出一大串名單的私有協議，各自也都有自己的特點
，如內置診斷功能，總線為設備供電，或者能夠具有特殊的性能等。

　　商業軟件係統和SCADA（監控與數采）係統必須支持眾多的私有通訊協議
，才能從工廠和車間的設備中獲取生產的數據
，這些係統（商務係統）通常需要多個接口和網絡
，這使得係統的安裝和維護變得非常複雜並且價格昂貴。

　　因特網的蓬勃發展刺激了以太網的不斷增長，跨越了商業和工業的應用，目前TCP/IP以太網已經成為了公共的網絡平台。因此

，很多現場總線組織已經定義了基於TCP/IP以太網的協議標準，如Modbus/TCP
，Profinet，Ethernet/IP等

，雖然這些不同的協議可以在同一個物理的以太網上運行，但設備之間仍然不能通訊（因為設備仍然使用不同的協議），軟件提供商（商務軟件和SCADA軟件）仍然要對不同的以太網協議提供支持。

　　OPC：一個工業自動化通訊的標準

　　1996年，OPC基金會建立了第一個用於工業自動化過程控製的通訊標準，OPC-DA（數據訪問），這一標準使得兼容OPC-DA的軟件（商業軟件和SCADA軟件）
，可以通過標準的協議接口來訪問PLC和其他現場設備的數據。工業自動化的供應商迅速地提供了OPC服務器軟件
，捆綁他們下遊的現場協議
，連接到PLC和現場設備，而SCADA的供應商隻要提供OPC的客戶端接口即可。這種方式很快得到了廣泛應用，並且取得了成功——它是一種開放的技術，不倚賴任何一個廠商，提供了一種簡單一致的方法訪問工廠的數據，而且與下遊使用的現場設備無關。

　　第一個OPC標準(OPC-DA)是基於微軟早期的COM（組件對象模型）和DCOM（分布式組件對象模型）技術而產生的
，而這一技術的基礎就是遠程過程調用（RPC）
，這種方法允許任意一個應用發起一個對遠程應用的調用或請求（是一種客戶端-服務器或者請求-應答關係）。

　　第一個OPC-DA（基於COM/DCOM）標準的局限性為：

　　緊密的捆綁和倚賴微軟的技術
；

　　不能支持其他應用通過因特網（通過安全防火牆）支持遠程訪問；

　　通訊信息僅限於RPC方法。

　　其他供應商也提供了類似於微軟COM/DCOM 的RPC服務，比如CORBA(Unix)和RMI(Java)
，但他們也缺少跨平台的支持，而OPC基金會也沒有提出解決這一問題的方法。我們後麵就會討論：怎樣采用業界公認RPC方法，基於廣泛接受的因特網標準（稱為Web服務）。

　　OPC基金會也采用了一些標準，用於不同類型數據的交換
，如曆史數據，批處理數據，複雜數據結構和用於OPC服務器之間的數據交換(OPC-DX)等，基金會的最新工作進展為OPC-UA（統一體係結構），使用Web服務把所有OPC的標準聚集在一起。

　　遠程訪問的需求

　　二十世紀九十年代末期，因特網的迅猛發展驅動了遠程設備、yidongshebeiduisuoyouxinxiziyuanfangwendexuqiu。zaigongyezidonghuadelingyuli
，zheyiweizhexuyaobashishideshengchanshujujishidisongdaoshangyoudeshangwuruanjianhuoshujucaijiruanjianzhongqu，jinbadangqiandeshengchanshujucunfangzaibendideHMI中(zhong)是(shi)不(bu)夠(gou)的(de)，同(tong)樣(yang)的(de)數(shu)據(ju)現(xian)在(zai)也(ye)要(yao)實(shi)時(shi)地(di)登(deng)錄(lu)到(dao)企(qi)業(ye)的(de)數(shu)據(ju)庫(ku)和(he)商(shang)務(wu)軟(ruan)件(jian)中(zhong)。另(ling)外(wai)，通(tong)過(guo)因(yin)特(te)網(wang)和(he)內(nei)聯(lian)網(wang)連(lian)接(jie)，實(shi)現(xian)遠(yuan)程(cheng)數(shu)據(ju)訪(fang)問(wen)，通(tong)過(guo)無(wu)線(xian)網(wang)使(shi)用(yong)手(shou)機(ji)、手持式PC和PDA
、使用Web訪問的需求也不斷增加。

　　新一代自動化設備采用了具有Web服務的技術
，在現有的網絡結構中
，提供滿足上麵需求的劃時代解決方案。1999年
，施耐德電氣第一個把Web技術應用到工業自動化領域，開發了第一台基於PLC的Web服務器

，因此通過標準的Web瀏覽器界麵，就可以實現數據的遠程（因特網/內聯網）的可視化訪問。使用大眾都熟悉的Web瀏覽器具有很多的益處：客戶端不需要任何的私有軟件（許可證的費用）
，訪問過程非常簡單
，和上因特網的過程是一樣的，遠程客戶端的數量是沒有限製的等等。

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　　一個工業自動化解決方案總是根據應用需要，由下麵的方法組合而成。

　　(1) 傳統技術

　　工業自動化最常用的過程數據采集方法，它把數據存放到上遊的數據庫中
，同時使用報告工具完成報告。

　　OPC： 這裏不需要完整的SCADA軟件包，PLC的數據可以通過OPC的接口直接送往數據庫和報告工具。

　　采用上述技術數據傳送3步曲：

　　PLC SCADA 數據庫 報告

　　PLC OPC 數據庫 報告

　　(2) 新技術

　　新一代麵板安裝型HMI設備可以提供高性價比的數據采集和日誌登錄方法，隻要應用需要，就可以和傳統的SCADA互補使用。這樣過程數據存儲於本地的HMI之中，什麼時候需要，就可以使用以太網FTP協議，把數據送到數據庫或報告工具之中，供今後使用。

　　 采用上述技術數據傳送3步曲：

　　PLC  HMI  FTP  報告

　　(3) 劃時代技術

　　一個 FactoryCast HMI 主動型 Web 服務器模塊

， 插在 PLC 的基架上，能夠把數據直接傳送到遠程的數據庫中，省去了SCADA / OPC 等中間設備。數據傳送變2步：

　　PLC (Web 服務器) 數據庫  報告

　　(4) 跨時代技術

　　FactoryCast HMI 主動型 Web 服務器還支持 SOAP / XML Web 服務，所以一個 SOAP 客戶端應用 (我們的 Excel 表格) 能夠直接訪問 PLC 的數據。 數據傳送1 步完成：

　　PLC (Web 服務器) 通過 SOAP/XML   報告

　　（５） SOAP Web 服務帶來的益處

　　開放

　　SOAP是(shi)一(yi)種(zhong)開(kai)源(yuan)技(ji)術(shu)，公(gong)共(gong)的(de)開(kai)發(fa)環(huan)境(jing)
，不(bu)依(yi)賴(lai)於(yu)任(ren)何(he)一(yi)家(jia)軟(ruan)件(jian)廠(chang)商(shang)，甚(shen)至(zhi)與(yu)操(cao)作(zuo)係(xi)統(tong)和(he)硬(ying)件(jian)平(ping)台(tai)無(wu)關(guan)
，現(xian)今(jin)已(yi)經(jing)在(zai)所(suo)有(you)主(zhu)要(yao)的(de)硬(ying)件(jian)和(he)軟(ruan)件(jian)平(ping)台(tai)上(shang)得(de)到(dao)了(le)使(shi)用(yong)。

　　業界支持

　　SOAP已經得到所有的軟件廠商全力支持，業界已經形成共識：SOAP將是未來因特網的傳輸機製。今後各廠商發布的軟件也都會支持SOAP協議。

　　訪問容易

　　現有主要的數據庫都支持XML語言，這意味著PLC可以直接同企業的數據庫進行對話，而不需中間件。同理

，企業上遊的IT部門也可以直接訪問工廠層麵的信息
，如監視生產或維護數據，然後打包實時數據進入管理報告。

　　靈活性

　　一個組織貫徹Web服務，希望它的供應商也能實現Web服務（WSDL）
，這樣就可以實現統一管理。這與這個供應商使用的應用軟件
、硬件和操作係統平台無關
，隻要它們使用同樣的Web服務機製就可以實現對話，以相同的XML格式數據進行通信。

　　擴展性

　　因為SOAP內在的擴展能力，所以將來的係統擴展可以無需重新設計即可實現。

　　可訪問性

　　除了非常熟悉的應用，安全防火牆通常屏蔽任何請求命令
，而SOAP使用HTTP/XML通道，通常允許通過防火牆。因此，應用程序使用SOAP和另一個應用進行通信是容易完成的
，而不管這個應用在哪裏。因為Web服務是建於Web標準HTTP、XML之上，所以它可以使用IT領域裏的現成的安全設施，如IP屏蔽和防火牆等。

　　簡單

　　SOAP是一種基於文本格式的語言，可讀性強
，也容易寫
，所以開發和調試非常容易。

　　熟悉

　　一個SOAP服務器就是一個Web服務器，現在幾乎所有的業務都圍繞著Web服務來展開，所以部署Web服務器或者開發Web應用人們已經非常熟悉了，而這些經驗也會推動SOAP客戶端應用的發展。

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　　把Web服務應用於工業自動化

　　在1999年
，施耐德電氣第一個把Web技術應用於工業自動化領域，推出第一台嵌入式Web的PLC，通過不斷地創新，施耐德電氣為用戶提供“透明就緒”的係列產品和服務，成為“Web自動化”的領先者。在2005年
，施耐德電氣再次第一個推出支持SOAP/XML的Web服務器

，在PLC設備上實現了與上遊管理層的直接通信。

　　Web服(fu)務(wu)的(de)貫(guan)徹(che)，不(bu)光(guang)為(wei)施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)設(she)備(bei)提(ti)供(gong)了(le)開(kai)放(fang)的(de)應(ying)用(yong)開(kai)發(fa)環(huan)境(jing)，而(er)且(qie)為(wei)最(zui)終(zhong)客(ke)戶(hu)提(ti)供(gong)了(le)實(shi)現(xian)係(xi)統(tong)集(ji)成(cheng)更(geng)簡(jian)單(dan)的(de)方(fang)法(fa)。和(he)商(shang)業(ye)夥(huo)伴(ban)緊(jin)密(mi)合(he)作(zuo)，施(shi)耐(nai)德(de)電(dian)氣(qi)現(xian)在(zai)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)基(ji)於(yu)Web技術的集成解決方案，使得商用軟件可以直接訪問PLC，簡化了係統結構，省去了中間設備。這樣的應用軟件有：生產過程的跟蹤（UGS公司）

，報告生成（Citect公司，Arc信息公司）
，處方和生產管理（Productys公司）等。

　　使用FactoryCast HMI主動Web 服務器

　　劃時代和跨時代Web技術是通過施耐德電氣的FactoryCast HMI 主動服務器、一個支持SOAP/XML 和 WSDL Web 服務的PLC模塊來完成的。這個模塊還可以提供以下的諸多的服務功能：

　　(1)嵌入式的PLC Web診斷網頁，可以實現遠程的診斷和控製；

　　(2)客戶化的網頁空間，可以幫助用戶創建自己的、基於標準HTML的HMI應用；

　　(3)內置的基於Java小應用程序的圖形庫
，可以幫助用戶建立動態的對話頁麵；

　　(4)主動的服務器頁麵：采用推送技術，可以由PLC內部的實時值來刷新HMI中的數據和畫麵
，這樣可以節省帶寬
，這在使用電話線調製解調器時尤為必要；

　　(5)支持具有SOAP/XML功能的PDA
，顯示動態的變量表
；

　　(6)PLC數據直接登錄到遠程的數據庫中（例如：微軟的SQL
，Oracle，mySQL等）；

　　(7)以XML格式表示處方數據；

　　(8)發送電子郵件到SMTP服務器中（根據PLC的報警）

；

　　(9)Web服務（SOAP XML服務器或客戶端）

　　Modbus  XML 數據訪問

　　變量名 XMA 數據訪問

　　(10)做為SOAP服務器：為其他客戶端應用提供PLC的實時數據
；

　　(11)做為SOAP客戶端：PLC可以從其他的遠程SOAP服務器中請求數據。

　　Web服務已經從因特網的Web技術轉變成支持不同平台、不同應用之間的數據交換的開放標準。業界的主要廠商普遍認為現在數據交換技術已經過時
，而支持SOAP的Web技術代表了未來。所以在今後的產品發布時
，都會支持有SOAP的Web服務。施耐德電氣把這一技術引入PLC平台，這也是第一次把這一新技術應用到工業自動化係統，使得商業軟件可以直接訪問PLC的數據。對於工業自動化用戶，更早的采用Web服務技術意味著將從以下方麵得到益處：

　　簡化體係結構：減少了不必要的中間設備，PLC 可以和信息係統直接相連；

　　靈活性：越來越多的廠商支持這一開放的技術，所以跨平台、跨應用的數據交換有了更容易的解決方案；

　　異構係統之間的互操作性大大地增強了；

　　減少生命周期中的成本：通過簡化貫徹
、部署、診斷和支持各個步驟來做到；

　　緊跟未來Web技術的發展
，把握企業發展的新機遇。

　　作者：華鎔  男
，現任施耐德電氣（中國）投資有限公司工業自動化部產品推廣經理。