一．自動化集成體系架構推出的背景 

　　在當今的IT 時代，生產過程自動化不僅是把它作為操作和運行生產工藝的工具，隨著市場競爭不斷加劇，在挖潛增效驅使下，要求自動化技術將過程信息和整個集團的生產管理、執行等信息系統全集成在一攬子解決方案中。在這種趨勢下在全球有影響力的控制系統供應商現今紛紛推出全集成架構，如：

Schneider的Transparent Ready  透明就緒

Siemens 的Total Integrated Automation  全集成自動化

Rockwell Automation的Integrated Architecture  集成架構

Mitsubishi的e—Factory  可視化工廠

ABB的Industrial IT  工業信息系統

Emerson Process的Plant Web  工廠管網

Invensys Process(Foxboro)的 ECS(Enterprise Control System)—企業控制系統

Yokogawa 的Vigilant Plant  警醒的工廠

自動化全集成體系架構推出僅3，4年，但發展速度引人注目，其發展顯然處于自動化技術發展的大背景中：

　　1）        市場競爭要求自動化技術不再僅僅是提供PLC或DCS的局部控制模式和獨立的信息體系，而要求將自動化控制和生產管理、執行等信息系統全集成在一起的新的控制模式。

　　2）        企業過程管理與控制系統體系結構發生了本質性的變化，工業自動化的金字塔模型已由原來的5層結構簡化為3層：即企業資源規劃（ERP），制造執行系統 （MES ）與過程控制系統（PCS）3層，它們分別起著計劃層（制定生產計劃），執行層（實施生產管理與質量控制），控制層（實現邏輯、閉環和過程控制等）作用，生產過程借助于MES進行集成與協調控制，通過工廠的信息管理系統（PMIS），產品規范管理系統（PSMS），物流管理系統，設備管理系統，實驗室和化驗室的信息管理系統，生產定單的管理系統以及詳細的生產排程和生產運營記錄系統，使得制造業（包括大的水泥集團）的信息不僅具有很好的計劃系統，還能使計劃落實到實處，最終實現操作過程自動化，使生產更有序，更經濟，既提高了生產效率，又節約了成本，公司競爭力也進一步加強。現代水泥工廠控制與管理的金字塔模型見圖1。

 
圖1：現代水泥工廠控制與管理的金字塔模型

　　1）長期以來工業控制領域一直把電氣的邏輯和順序控制、傳動控制和過程控制、運動控制等構成不同的獨立體系，而現今自動化技術發展已經為打破各控制領域各自為政的枷鎖，并統一在一個平臺上準備好技術和認識條件。

　　2）現場總線和工業以太網技術的發展和推廣應用，為全集成自動化體系架構的形成和發展奠定了通信的基礎。另外從工業編程語言、現場總線、工業以太網等各種自動化國際標準的制定和推廣應用，也為全集成體系架構的發展奠定了標準化的基礎
我國水泥行業在國內有影響有實力的大集團有幾十家，如海螺、華新、冀東、亞泰、三獅等，它們屬下有許多水泥熟料廠和粉磨站，幾乎分布在全國各地，如海螺集團的水泥熟料廠分布在離資源近的安徽、廣西、廣東、湖南等地，而根據水泥市場的需求，粉磨站分布在上海、寧波、南通、張家港等城市附近，它必需綜合調度其生產、管理和銷售等；另隨著節能，環保需要，大集團還必須考慮電能、熱能的綜合應用，粉塵以及SO2的排放，為此進一步提高這些大集團的管控水平是十分需要和迫切，自動化全集成體系架構的推出，為水泥行業大集團提升生產、管理、控制水平創造了條件，如華新集團下屬有許多分公司，水泥熟料廠大多采用西門子公司的PCS7系統，西門子公司推出的全集成自動化TIA （Total Integrated Automation ）為集團實現自動化集成體系架構創造了條件，它在執行層MES中可通過生產建模器進行集成與協調控制，做到了生產過程的高效和成本優化的集成，其核心是：集成的配置和編程，集成的數據管理，集成的通訊，使整個企業內的管理、銷售、業務、工程設計，運行操作、維護，均工作于統一的信息平臺，用統一的網絡和數據庫，PROFINET和標準的以太網，實現無縫的連接，擴展了自動化范圍和功能，做到華新集團生產過程的高效和成本優化的集成，最終實現集團的資源管理共享和績效最佳。

二．自動化集成體系架構的特點

　　上述控制系統供應商紛紛推出自動化全集成架構多種不同的架構，他們有各自設計的理念，但有其共同點： 

 　強調企業信息和控制系統的集成，即自動化控制系統—制造（或生產）執行系統—業務管理系統（企業資源規劃）的集成。 

 　強調為工程設計和組態（工藝設計、設備設計、自動化設計和編程等）、調試投運、運行操作、資產管理和優化、維護等各環節提供統一平臺。 

　　在控制層強調用統一平臺解決電控、儀控、運控等多專業的功能性的要求。 

　　強調控制層、執行層和管理層不同網絡的無縫連接和提供信息數據的高效交換。 

　　強調與第三方系統和軟件的協同和連接。

　PLC和DCS主流廠商由于應用領域不同，也存在明顯的差異

　PLC主流廠商尤其重視全集成架構的離散制造業應用，尤其重視PLC、運動控制、傳動等的工程設計統一平臺和不同網絡，包括現場總線、專用網絡和以太網等的無縫連接。

　DCS主流廠商尤其重視全集成架構在流程行業應用，因此強調工藝設計和自動化設計的統一平臺和各種不同類型的儀表用現場總線、工業以太網的無縫連接，以及和第三方儀表系統設計軟件的連接、數據交換和數據共享。

　DCS主流廠商繼承原有優勢，重視資產設備的管理，從基本管理發展到資產設備的組合優化管理，進而發展變化為生產績效、商務績效的全面管理。與此同時，PLC主流廠商也開始把資產設備管理納入自動化體系全集成架構。為實現低成本實現管理信息與控制信息的集成，有的公司已開始有效工作，如三菱電機開發了裝插在其高端PLC機架上MES接口模塊，通過以太網可直接連接Oracle ,MS Access, MS SQL Server等數據庫。

三．水泥行業應用自動化集成體系架構的設想

　　我國新型干法水泥廠在我國水泥行業的比例已近一半，據統計在新型干法水泥廠采用ABB的自動化控制系統占主導地位，早期的MASTER系統還有一些工廠在用，但目前用得最多是Industry IT AC800F，(Freelance2000)，也有少量水泥廠采用AC800M，如海螺集團幾十個5000t/d水泥廠幾乎全采用Industry IT AC800F， ABB最新推出的自動化集成體系架構Industry IT 800xA，它是在一個擴展的自動化系統框架結構內，提供統一的操作、工程和信息管理的環境和界面。擴展的自動化系統包括儀表和變頻器，馬達控制中心、信息管理、PLC、安全控制、先進控制以及資產優化和生產管理等，各行業還有各自的解決方案，如水泥、造紙，軋機等，新系統支持全面的OPC連接方式，并使用包括HART，PROFIBUS，FF ，TCP/IP等國際標準。目前SINOMA總包的EPC 項目已逐漸開始應用AC800M，工程設計的自動化系統包括儀表和變頻器，馬達控制中心、信息管理、PLC、安全控制等，隨著自動化集成體系架構不斷完善和軟件成本下降，將進一步擴展先進控制和資產優化。筆者認為海螺集團也可能通過Industry IT 800xA把整個集團的自動化技術集成在一個體系架構中。

　　采用西門子的PCS7系統，在我國水泥行業也呈上升趨勢，西門子的TIA和TIP在三方位的集成還是有一定特點，它把整個企業內部的管理、銷售、業務、工程設計、運行操作、維護均工作于統一的信息平臺，西門子的CEMAT的行業解決方案在國際水泥界有較大影響，華新集團已局部采用了TIA，還要進一步把安全控制、先進控制以及資產優化和生產管理納入TIA中。
在水泥行業中ROCKWELL 的ControlLogix， 施耐德公司（ Schneider）的 Quantum，這兩家公司也有相應的自動化集成架構，本文就不再介紹了。

四．結論

　　自動化集成體系架構是在ERP、MES、PCS三層結構受到普遍認可的前提下，自動化主流公司整合、改進原有控制平臺和系列軟件產品，為整體實現企業生產制造、生產管理的自動化和信息化，提供盡可能完善的解決方案的產物。可以預測水泥工業大集團在自動化集成體系架構更完善前提下，為進一步提高其管控水平也會采用自動化集成體系架構。