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关键词：系统集成 自主创新
赵大砥先生，上海市电子电器技术协会副理事长、上海海得控制系统股份有限公司副总经理。
有关报道曾将自动化系统集成商定义为客户设计、盘柜制造、安装、编程、调试自动化系统的公司，而将单纯地从事盘柜制造，或单纯地从事编程调试的公司，排除在系统集成商之外，更不必说代理销售公司。笔者认为该定义的出发点是将系统集成定义为用户需求、产品制造与投入运营的应用系统之间的中间环节，而把系统集成商定义为具备独立完成这一环节，即能完成“交钥匙工程”的公司。我国自动化系统集成技术的提高与集成商的发展有着密切的联系，本文以海得控制公司为例，阐述自动化系统集成商发展中面临的几个问题。
一 系统集成能力的形成和发展
中国工业控制产品的高端市场，至今仍是国外产品一统天下。这就不难理解，何以中国的自动化系统集成公司多数是“代理起家”。但是，如果这些公司有明确的系统集成目标，就能把代理国外多种产品的过程所积累的技术经验和技巧拿来为开展系统集成业务所用，并逐步提升自我集成能力。海得公司经过10年时间，扩展和优化了自己基于系统集成思想构建的系列产品，涵盖了从底层的检测、执行元件，自动化动力配电系统和交直流传动系统，到作为基础控制的PLC、DCS等设备，工厂自动化的网络、监控和管控一体化软件等，为发展系统集成业务奠定了产品和技术基础。
在业务模式上，公司有以最终用户为对象的交钥匙工程、以专于某行业的工程公司为对象的项目型、系统集成型和以设备制造商电气控制系统配套（所谓OEM用户)为对象的机电一体化配套和成套业务。但无论是全方位供应还是整体方案，都离不开优良的系统规划、解决方案和领先一步的系统集成能力。
在近几年发展起来的网络业务中，其模式是典型的系统规划和方案销售。除交钥匙工程外，还通过网络业务广泛与工程公司、设计院和业主合作，完成了诸如水处理项目、电厂SIS系统、地铁、炼油厂企业主干网扩建等项目，提供了面向行业应用的工业以太网解决方案，以及与容错服务器、数据库软件、高端冗余PLC和大容量变频调速系统的综合系统集成解决方案，并由工程伙伴完成交钥匙工程。下举一例。
广州地铁四号线MCS骨干网采用数据传输速率为1000M的工业级以大网构建，不仅满足目前四号线大学城专线段数据传输、交换的要求，还需要为今后向南、向北延伸，以及其他线路的接入预留端口。主控系统针对各集成和互连系统监控的实时性和在突发事故发生时各系统数据量突增的特点，决定网络的吞吐量必须足够大，且整个四号线工程为分期实施。基于以上两点，网络必须具备扩充能力，并且能够做到整个系统的运行不受影响。
整个系统使用统一的网络管理软件对网络进行监视和控制，能自动识别网络上的所有产品及其重要的系统参数和配置情况。带有全面的安全功能，可以控制访问级别，并具有故障定位，提供详细的统计报表、历史趋势等图形显示。网络管理软件集成了OPC支持，可将所监控的所有状态信息直接传到HMI／SCADA软件中去。为系统的安全维护增强了安全性和可操作性。
自动化系统集成应当是社会化的服务体系。制造商、设计院、总承包商和咨询公司。供应商、盘柜厂、工程公司在系统集成的总目标下，应各自发挥其优势。
二 系统集成与行业解决方案
目前，业界对系统集成的定义务不相同。大致说来，所谓系统集成是指根据用户需求，选用性价比优良且有利于实现系统优化的各种技术和产品，将各个产品、局部或子系统连接成为一个完整、可靠、协调、经济和有效的系统，通过优化实现整体效益的过程见图1。而自动控制系统集成所采用的产品、技术、方法、过程以至解决方案是具有共性的，通过经验、知识的积累和提炼，系统集或商形成并提升了自己的系统集成能力。但是，各行业的工艺要求及其在控制系统中的实现，特别是软件实现，是有其特殊性的，不可能以不变应万变。要实现特定行业的系统集成，还必须懂得行业工艺的需求和规范。
以“中国实验快堆工程计算机监控系统”项目为例。快堆是一种新型的核反应堆，目前在国际上只有美、法、俄等少数国家拥有这项技术，而作为该项目核心的计算机监控系统也是一项高难度、高可靠性要求的高新技术。
该项目数据采集量和控制点达上万点，出于核电的特殊要求，数据采集、传输、储有、处理和刷新的实时性和安全可靠要求极为苛刻，对系统冗余、数据分析、事故追忆、安全参数监测等方面提出了严格的要求。具体而言在控制器分布式冗余配置、冗余大容量容错服务器、高速工业以太网双环网冗余系统、SCADA监控软件和管理系统的一体化方面以及各个子系统和控制层面的无缝连接方面提出了一系列苛刻的指标，并且是在满足核工业安全HAF标准的前提下加以实现的。
通过对核电系统等特殊行业一些项目的实施，由于在网络、软件和控制系统上积累一定经验，特别是综合这些技术的较为成熟的大型系统集成解决方案，系统集成商可以在行业应用的工艺要求和特殊功能的实现上，将看似特殊的行业技术要求进行分解，即根据系统集成＋行业工艺和规范，提出了性价比优越的系统集成方案，使领先一步的系统集成能力成为重要的竞争优势，帮助自身跨越行业门槛。
三 系统集成与自主创新
提高自主创新能力，创建创新型国家，是我国未来15年的重大战略决策，而中国企业，将成为其中的主要受惠者。这也正是国家自主创新战略中要建立以企业为主体、市场为导向、产学研结合的技术创新体系的基本要求。创新型企业代表的是一种崭新的企业运行和发展模式，要求企业在技术创新的同时，加强战略、制度和组织创新，其外在的显著特征是企业拥有自主知识产权和自主品牌，具有较强的持续创新能力。
1．高端起重电气成套设备的自主创新
国内的高端起重电气成套设备大多打着国外著名制造商的品牌。但同时有能力跻身其间的国内公司仍具有较大的空间，选择性价比优不同品牌的控制器、变频器、计算机、网络设备和软件，进而自行设计、开发应用软件和完成电器成套，直至投运“交钥匙”。
系统集成的产品和技术可以实行“拿来主义”。但国外的高端核心技术，成本既高，又难以形成可持续的开发能力，因此，必须根据不同的起重装卸机械和用户的不同要求，有针对性地开展技术开发、创新和集成，形成自己较为完整的可针对不同机型和应用的起重电气控制系统集成解决方案。以电气传动为核心的起重电气控制技术又是具有共性的，系统集成的经验沉淀又为技术创新提出了课题和积累。
在快速频繁装卸过程中，如果被吊物件摇摆，将影响定点装卸的准确性，并威胁起重机械设备的安全。因此，电气控制系统需要精确控制物件摇摆。智能防摇定位控制系统通过动态检测集装箱吊具和被吊物件构成的摆长、摇摆角度、速度、位置和载荷等信号，构建基于单摆原理的动态防摇控制模型，实现精确控制物件摇摆。该项国外技术不但价格昂贵，而且有诸多不完善之处。如香港某港务公司花巨资购入某国外著名制造商的技术和设备却始终无法工常投运。通过与系统集成商的合作开发，完成了该“集装箱岸边桥吊防摇与半自动操作控制系统”的算法和软件开发，取得了良好的效果。
2．优化组态软件
组态软件是自动化系统集成的重要构件。市场上的商品化组态软件一般是针对流程工业应用开发的，对机械设备的监控，特别是基于Internet的远程设备运行状态和设备维护的需求不相适应。通过为用户定制，进而自主开发了互联网监控组态软件。其功能主要是针对大型机电一体化设备的实时监控、生产管理和对设备的远程监控及维护。能以较低的成本，通过互联网实现面向设备制造商和大型设备的远程监控，实现无需静态IP地址的基于Internet的远程数据交换和多对多的远程设备监控、维护、管理。并且通过系统集成，使自主研发的远程监控组态软件也进入了港口起重设备监控领域。
如图3，由于NetSCADA远程监控系统具有灵活的网络构架，用户可以利用互联网在任何地点、任何时间、同时连接监控多个远程现场设备，在此基础上还可对设备进行远程监控和维护等工作。通过对集装箱码头的轮胎吊及桥吊的远程监控应用的实际运行考验，应用证明，有效地提高了设备监控、维护和故障设备修复的工作效率。
对于系统集成商来说，自主开发的组态软件使他们不但在系统层面上，而且可以通过对软件产品的改进和再开发，优化系统性能，即通过产品的自主创新进一步提升自身的系统集成能力。
作为现场实时信息的数采监控平台和实时控制与管理系统的接口，系统集成商在软件研发中还应十分重视软件的网络功能、使之成为工业企业的管控一体化的系统集成平台。在现场级有各种现场总线接口，方便多台设备联控；以太网TCP／IP接口，提供更高、更远的通信方式，方便和企业局域网连接。在远程级，无需固定IP地址，通过互联网监控任何互联网触及到的设备。在软件接口上，具有多种接口方式，数据库接口ODBC、OPC接口、Modbus TCP／IP接口等。
3．组态软件的扩展功能
当前，企业对生产管理越来越重视，大型棉纺企业的ERP系统对生产设备的管理提出了新的要求，任何生产数据必须自动记录，不得有人工的干预。这实质上就是如何消除管理系统与实时控制系统之间的数字鸿沟的问题，是企业信息化对自动化系统集成提出的迫切要求。
为此，在组态软件里增强了班次管理、操作管理、设备管理、故障管理、统计管理等模块，通过数据发掘、建模和处理，将经处理的生产管理信息，发送到ERP系统。使管理层及时掌握班次、产量、质量、故障数据、设备的启停、运行时间、工序变化等过程自动记录，产生变化趋势和报表，方便诊断和优化经营管理。从而使企业的生产管理系统建立在基础自动化设备所提供的实时数据基础之上。
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