面向数字化制造车间的电能采集与监控系统开发文献综述

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文 献 综 述

1 研究背景和意义

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA 系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。在电力系统中又称远动系统，现在的城市轻轨也都采用了 SCADA 系统。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。由于SCADA系统有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，将其运用到制造车间对提高车间的可靠性、安全性与经济效益，减轻操作员的负担，实现制造车间自动化与现代化，提高制造的效率和水平有着不可替代的作用。

2 国内外研究现状

目前中国制造业迅速崛起,类似于第二次工业革命时期的美国和20世纪60年代的日

本,中国正在逐步成为世界制造中心。当前随着以互联网为代表的信息和网络技术的广

泛运用,制造技术也从以机器为特征的传统技术,向信息化技术时代迈进。制造业信息化

是大势所趋,已经成为制造企业提高其竞争力的重要方式。

制造业信息化就是用信息化技术装备制造企业。制造业信息化的内涵是将信息技术、

自动化技术、现代管理技术与制造技术相结合,带动产品设计方法和工具的创新、企业

管理模式的创新、企业间协作关系的创新,实现产品设计制造和企业管理的信息化、生

产过程控制的智能化、制造装备的数控化、咨询服务的网络化,全面提升制造业的竞争

力。随着制造业信息化的不断深入,生产管理从观念到生产方式的采用都发生了重大的

变革,这一切都导致了现代生产管理理论的出现,具有代表性的如物料需求计划

(Material Requirements Planning,MRP)、制造资源计划(Manufacture Resource

Planning,MRPⅡ),企业资源计划（Enterprise Resource Planning,ERP）、准时制造生产方式(Just In Time,JIT)、最优生产技术(Optimized Production Technique,OPT)、计算机集成制造系统(Computer Integrated Manufacture System,CIMS)、敏捷制造(Agile Manufacturing,AM)等相继出现。尽管MRP、JIT、OPT等理论和方法以及基于这些理论的生产管理系统为企业的生产管理提供了有效地解决方法和工具,但是由于车间生产管理强调生产计划的执行以及生产现场数据的采集和反馈,而ERP等强调企业的计划性,因此,在车间生产管理和控制上,ERP等就显得力不从心为了解决生产计划的适应性以及增加底层生产过程的信息流动,提高计划的实时性和灵活性,提出了造执行系统(Manufacturing Execution Systems,EMS)概念。当前,制造业信息化技术发生了很大的变化,其内涵不断丰富,外延不断扩大,其发展趋势如下:集成和协同是制造业信息化技术发展的主旋律绿色制造成为制造业信息化技术发展的重要特征智能制造加速了制造业信息化技术的发展网络化制造改变了企业的运作方式大批量定制提高了企业的快速应变能力。在构建企业信息化的过程中,首先要解决的就是来自于生产现场的大量的数据采集的问题,只有将这些生产和管理过程中的产生大量底层数据完整、及时的采集到数据中心,才能实现对生产设备,工作人员,加工过程,生产计划,产品质量等的有效管理和监控。可见,完整、实时的数据采集及其分析处理系统在EMS中起着极其重要的作用,是企业信息化能否成功的重要因素。

SCADA 系统自诞生起就与计算机技术的发展紧密相关，发展到现在已经经历了三代。

第一代是基于专用计算机和专用操作系统的 SCADA 系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的 SD176 系统以及在日本日立公司我国铁道电气化远动系统所设计的 H-80M 系统。这一阶段是从计算机运用到 SCADA 系统开始到 70 年代。

第二代是 80 年代基于通用计算机的 SCADA 系统。在第二代中，广泛采用 VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的 UNIX 操作系统。在这一阶段，SCADA 系统在电网调度自动化中与经济运行分析，自动发电控制（AGC）以及网络分析结合到一起构成了 EMS 系统（能量管理系统）。第一代与第二代 SCADA 系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开发性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。

第三代是 90 年代按照开发的原则，基于分布式计算机网络以及关系型数据库技术的能够实现。 第一个阶段，其产品功能基本满足部颁规定的调度自动化主站系统的要求。但由于受到当时计算机和软件水平的限制，产品稳定性和可靠性都存在一定的问题。并且界面不友好，可操作性差，多为基于 DOS 操作系统下的应用软件。此阶段的产品在各方面都存在一定的问题，目前大多已被淘汰。河南南阳油田电力调度自动化系统此阶段的产品是华北终端设备公司生产的 1 对 4 产品，使用的是M6800 汇编语言。 第二个阶段，此阶段的产品在满足部颁功能要求的基础上，在稳定性和可靠性方面有了很大的提高，软件界面和可操作性也有了一定的改善。多数已经采用WINDOWS 界面。但其数据管理为采用最原始的文件读取方式，还谈不上是数据库管理。无法进行数据共享，并且不提供二次开发的工具，几乎不具备二次开发的能力。此阶段的产品为一个相对封闭、独立的计算机应用系统，难以与其他计算机系统进行数据共享和对系统功能进行扩充，所以该类产品的应用寿命是有限的。定型产品有南自院的 410 系统。河南南阳油田电力调度自动化系统此阶段的产品是四川成都科技大学先后基于 DOS 和 WINDOWS 开发的两种环境下得产品。第三个阶段，此阶段的产品在系统运行软、硬件环境上作了很大的改善，使得系统的安全性、稳定性有跟进一步的提高。选用 UNIX、WINDOWS NT 等具有高度安全性的网络操作系统。选用性能优良、界面友好的 WINDOWSNT 作为工作站的操作系统。有的甚至需要选用价格昂贵的专用工作站来构建系统。此阶段的产品在数据库管理上也有了一定的提高，但是其数据库采用自定义的数据结构方式，理论上能与其它系统进行数据共享，实现起来却有非常大的困难。此类不具有开放性的系统在组建企业管理网时，将难以充分发挥企业管理网和其自身的功能特点。典型产品有南自院的 800 系统。第四个阶段，相对于以前的产品，具有这些优点。选用大型通用数据库，数据能与其它计算机系统实现真正意义上的共享。数据库基于 C/S 模式，能最大限度地发挥硬件系统的功能。提供完整的二次开发工具，能使用户快速有效地开发符合自己特定要求的功能模块。提供标准的软硬件接口，使用户能方便地使用第三方软件对系统进行功能扩充。有较丰富的辅助应用软件，如调度管理、电网数据计算以及 WEB 服务器等。

3 结论

通过本课题的毕业设计，不仅使学生在专业基础理论和实践技能等方面得到一次综合训练的目的，而且还可拓展学生已有的专业知识结构，使学生了解目前我国企业生产车间的生产现状及其信息化建设水平，并通过开发面向车间生产管理的电能采集系统综合锻炼学生应用已学专业知识解决实际工程问题的科研能力，为毕业后从事相关专业技术工作打下一个良好的基础。

参 考 文 献

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