一、企业对高终端嵌入式网络连接平台的需求和背景
随着网络、通信、计算机技术以及“eAutomation”的飞速发展，企业的信息化之路也在加快，但在企业信息自动化建设过程中，如何实现ERP(企业资源规划)、MES(生产执行系统)、PCS(生产控制系统)三层信息一体化，并将已建的MIS系统、OA系统无缝连接到管控一体化系统中去，一直是困扰国有大中型企业技术改造的问题。由于历史的原因，过去DCS大多是分离设计，还没有形成具有一定规模的FCS(现场总线控制系统)以及NCS(网络控制系统)，各个控制系统相互独立，形成一个个控制信息的孤岛。集成过程中最大的困难还在于各个DCS的信息接口不同，如有的设备采用的连接可能分别是RS-485、Profibus、DeviceNet或CANbus，各不相同。因此，更多用户正在寻找能收集DCS数据且允许通过Ethernet访问这些数据信息的高终端嵌入式平台，此平台与不同操作系统和工厂自动化应用有效结合能为连接工厂现场数据到企业信息链路提供最有效的环境和结构。对此平台有如下要求：
(1)适应苛刻工业环境的嵌入式、紧凑型设计；
(2)基于PC和嵌入式操作系统的可靠平台；
(3)标准通信接口连接PLC和I/O设备，如RS-232/422/485等；
(4)能够适应恶劣工业环境要求的Ethernet连接功能；
(5)自带数字量I/O以处理紧急事件；
(6)嵌入式数据网关。
目前，虽然工业PC(IPC)作为工业自动化领域最普遍的PC平台，但是，由于基于PC结构的风扇、硬盘和Windows操作系统的不稳定、不可靠等原因，IPC不被公认为稳定的控制器；同时在用IPC作数据网关服务器时存在人为破坏因素危险，因此IPC不太适合于用作连接工厂到企业信息链路的中间数据服务器。而Advantech公司新近推出的UNO-2000是目前为数不多、且性能稳定的高终端嵌入式平台之一，它基于空间节省设计，很容易嵌入多种类型的设备。
二、高终端嵌入式网络连接平台UNO-2000的模式与特性
UNO2000除可靠、低功耗的CPU处理器，还针对不同应用定位设计了几种模式。
(1)面向嵌入式控制器的UNO-2041：x86开放结构CPU with PC/104，2×RS-232，2×RS-232/485；
(2)面向移动数据服务器的UNO-2059：GX1-300 CPU with PC card，LAN，2×USB，4×RS-232/485；
(3)面向嵌入式数据采集和通信数据网关的UNO-2053：GX1-300 CPU with 2×LAN，2×RS-232，2×isolated RS-422/485，16×isolated DI/O；
(4)面向FCS的UNO-2052：2×CAN2.0A、CAN2.0B的CANbus；
(5)面向NCS的UNO-2161：带有PC/104扩展的基于通用网络控制器，很容易与现场总线通信模块整合，如Profibus、DeviceNet、InterBus、 Foundation Fieldbus等，以提供强大的嵌入式平台，整合IEC 61131，是工业控制领域开放、嵌入式逻辑控制器。
UNO-2000为工业自动化提供功能强大、且性价比高的最紧凑、最可靠高终端嵌入式平台，具有如下特性：
(1)高度集成、嵌入式平台，其具有出色的抗振、抗摇动的特点，且特别为适应工业恶劣环境而设计。操作温度0～50℃，并且接受10～30V DC不稳压电源，同时具有电源反接保护。除此之外，UNO2000提供DIN导轨、面板、墙壁安装用具包，使安装更简便。
(2)作为无风扇、无硬盘的操作平台，使用了嵌入式操作系统(Microsoft Windows CE & Linux)。
(3)不必花费额外时间和精力开发设备驱动程序或使用平台工具开发基于Windows CE的图形界面等，UNO-2000提供相关的驱动及工具。使用自带的运行库和软件开发包，运用基于Windows的编程技巧即可简单快捷地完成开发，同时可通过Ethernet或RS-232更新应用程序。
(4)不仅提供了可靠的嵌入式操作系统平台，而且包含多种网络通信功能，如RS-232/422/485、Ethernet、PCMCIA等，同时包括模拟输入、数字输入输出、隔离数字输入输出。UNO-2000很容易满足通用工业自动化应用。
三、UNO-2000在炼钢车间的应用策略
某钢铁厂的炼钢车间原有3大控制系统：铁水预处理、转炉炼钢工段、二次精炼工段，各个工段的控制系统相对独立，即形成了3个孤立的信息岛屿。为了提高生产效率，提升企业管理水平、进行合理的生产管理和生产调度、使生产、计划和控制有效集成，实现真正的工厂信息自动化和管控一体化，有必要进行技术改造。整个生产过程为：从铁水、废钢、辅助原材料进入开始，经过铁水预处理(Hot Metal Pretreatment)、两台80t转炉炼钢(Converter)，RH及IR-UT二次精炼(Second-refiner)、直至将成品钢水送入连铸钢水接受跨为主生产线，也包括相配套的水处理设施、煤气净化与回收装置等辅助系统。二次精炼的RH是一台真空处理炉(Vacuum Degassing Vessel)，IR-UT(Injection Refining-Up-Temperature)是一台喷粉升温精炼炉。
其中，80t直流电炉炼钢与圆坯连铸工程的生产过程控制计算机皆采用IPC、S7-300等工业控制器，炼钢生产过程自动化控制系统分为3级：第一级为包括检测和设备驱动在内的设备控制级；第二级为过程控制级，采用计算机控制；第三级为在线生产管理级(FLS)。生产过程计算机控制包括数学模型、技术计算、数据收集，处理、显示、记录，与设备控制级及在线生产管理级之间的数据交换采用网络通信方式。
由于炼钢工程工艺流程长且复杂，每一个过程控制子系统配置一台大型IPC，承担该段工艺流程的生产过程控制，其中转炉炼钢过程控制子系统增加一台备用和测试开发用的IPC。 
由于炼钢用的大型控制系统均为成套的控制系统，我们只是在某些控制环节上加入少量的控制器，便于系统集成和控制。例如，在铁水预处理过程中，加入了两块ADAM5510，便于监测某些继电器、接触器的开关状态以及用于除尘控制系统的鼓风机控制等。该系统采用了几台大型PLC，PLC模块上均有RS-485通信口，因此，在设计时选用了数据处理能力以及通信控制能力均较强的UNO-2059嵌入式网络控制平台，将控制信息通过RS-485收集后再通过Ethernet口与工业级的数据网关连接，便可实现将底层设备的控制信息与企业控制管理系统无缝连接。
在二次精炼工段中，采用的整套控制系统上有DeviceNet，在这一系统中，为便于控制，添加了一个附属模块ADAM5000/CAN和一些ADAM4000模块，以完成监控工作。为实现数据的网络连接，采用UNO-2160将DeviceNet协议转换成Ethernet，实现了底层控制信息与管理信息的融合，同时保证了系统的实时性和完整性。
在转炉炼钢工段，由于其控制信息较多，控制设备较多，工艺流程复杂，大部分就地控制器采用Profibus现场总线连接，因此，采用UNO-2160实现数据通信。由于Profibus总线开放性欠强，许多生产状态参数及控制参数尤其是一些重要控制I/O点的状态，无法从原控制系统中获得。因此，加入了基于PC-Based的PLC型ADAM5511，配合原DCS完成某些控制状态参数的采集。
由于UNO-2160具有IDE接口，可以安放HDD，Windows CE对Ethernet提供了强大的技术支持能力，因此，两个UNO-2160均安装Windows CE，同时嵌入企业防火墙功能，以保护就地控制单元的安全性。炼钢车间控制系统与管理系统集成的简略图见图所示。
四、结束语
基于网络的制造业需要进行车间控制以及企业管理系统的整合，并使企业生产管理具备网络中心功能，这是企业信息化发展的必由之路。目前，Advantech公司推出的UNO-2000嵌入式数据网关，如UNO-2160，它与不同操作系统和工厂自动化应用结合，将为连接工厂自动化信息到企业综合信息链提供有效的环境和结构。