工控設備遠程監測與故障診斷技術(shù)的應用與發(fā)展

現代大工業(yè)的發(fā)展使得工業(yè)控制設備變得越來(lái)越復雜，自動(dòng)化程度越來(lái)越高。由于自動(dòng)控制的故障引起的生產(chǎn)停頓造成的損失是巨大的，而生產(chǎn)企業(yè)的維護能力有限，迫切需要建立起遠程實(shí)時(shí)監測和診斷系統，由設備提供商、企業(yè)技術(shù)人員和行業(yè)專(zhuān)家共同實(shí)現及時(shí)、準確的預防和診斷設備故障。

隨著(zhù)信息時(shí)代的到來(lái)，Internet的發(fā)展為各行各業(yè)帶來(lái)了全新的理念，把遠程診斷的概念提高到了一個(gè)新的層次，已經(jīng)把生產(chǎn)企業(yè)、科研機構、設備供應商三者更加緊密地結合在一起，對遠程診斷的研究具有重要的現實(shí)意義：

(1) 提供更大范圍的資源共享，避免了重復開(kāi)發(fā)；
(2) 生產(chǎn)企業(yè)通過(guò)Internet從科研機構、設備供應商獲得最新的診斷知識、診斷方法和技術(shù)，提高了企業(yè)對新型故障的防范能力，降低了故障率，不斷提高企業(yè)的故障診斷水平；
(3) 提高了設備供應商的服務(wù)水平，設備供應商通過(guò)Internet為企業(yè)提供遠程咨詢(xún)、診斷和維修，培訓了企業(yè)的員工，實(shí)現“移動(dòng)的數據而不是人”，節約了成本，提高了維修服務(wù)質(zhì)量；
(4) 提高科研機構的理論研究能力，科研機構通過(guò)Internet從企業(yè)現場(chǎng)獲得第一手設備運行資料和企業(yè)的需求，對于進(jìn)一步完善產(chǎn)品設計提供了依據。同時(shí)提高科研機構理論與實(shí)際相結合的能力。

2、設備故障遠程監測與診斷

設備故障遠程監測與診斷系統采用若干臺中心計算機作為故障診斷服務(wù)器， 在設備的關(guān)鍵位置上建立狀態(tài)觀(guān)測點(diǎn)，通過(guò)在觀(guān)測點(diǎn)上永久安裝的傳感器獲取設備的實(shí)時(shí)工作狀態(tài)信息， 經(jīng)過(guò)信號預處理、A/D 轉換后輸入本地監測計算機，然后對信號進(jìn)行處理，實(shí)現連續實(shí)時(shí)地采集設備狀態(tài)數據，而在技術(shù)力量較強的科研院所、大學(xué)、設備供應商建立遠程分析診斷中心， 為設備提供遠程技術(shù)支持和保障。通過(guò)網(wǎng)絡(luò )將觀(guān)測點(diǎn)連接成一個(gè)復雜的監測網(wǎng)， 任何一個(gè)監測系統都可以提出請求服務(wù)的要求， 在異地的診斷服務(wù)中心接到請求服務(wù)的信息后， 可以提供各種服務(wù)，并返回診斷結果。同時(shí)， 遠程的服務(wù)中心也可以從網(wǎng)上直接獲取目前各觀(guān)測點(diǎn)的狀態(tài)信號、歷史數據以及本地診斷的結果， 從而形成一個(gè)完整的監測與診斷系統。一旦出現異?，F象， 可以在短時(shí)間內調動(dòng)互連網(wǎng)內的所有診斷資源， 實(shí)現對設備的早期損傷診斷和及時(shí)維修，使設備安全使用。

計算機技術(shù)的發(fā)展把數據采集系統的設計思想提升到了一個(gè)新的高度，采用虛擬儀器技術(shù)提高了數據采集系統的可擴展性和可重用性。通過(guò)Internet技術(shù)，把傳統的監測系統遠程化，實(shí)現更大范圍的資源共享。

3、實(shí)現方式

遠程監測與故障診斷主要包括診斷知識的表達、診斷知識的獲取及其軟件實(shí)現、診斷知識的擴展軟件實(shí)現以及如何實(shí)現用戶(hù)與診斷中心的交互。遠程監測與故障診斷在工業(yè)控制的實(shí)際應用中，可采用不同形式來(lái)實(shí)現。主要有點(diǎn)對點(diǎn)型和網(wǎng)絡(luò )型。

3.1 點(diǎn)對點(diǎn)型

點(diǎn)對點(diǎn)型遠程監測與故障診斷是指通過(guò)本地Modem、公用電話(huà)網(wǎng)、遠端Modem來(lái)監測遠端設備，主要有兩種實(shí)現方式。

(1) 遠程采集：即通過(guò)本地計算機、本地Modem、公用電話(huà)網(wǎng)、遠程Modem、遠端的通訊設備(如通訊儀表、通訊模塊等)，直接對遠端通訊設備進(jìn)行遠程監控。

(2) 遠程監控：即通過(guò)本地計算機、本地Modem、公用電話(huà)網(wǎng)、遠程Modem、遠程計算機、遠端的通訊設備，通過(guò)對遠端計算機進(jìn)行通訊來(lái)檢測、控制、診斷和故障調試。

點(diǎn)對點(diǎn)遠程監測簡(jiǎn)單實(shí)用，設備要求少，在遠程監測時(shí)，只要企業(yè)提供公用電話(huà)線(xiàn)即可，設備供應商就可通過(guò)特定的軟件對其設備進(jìn)行監測。其缺點(diǎn)是不能實(shí)時(shí)聯(lián)接，數據流量小，不能做到資源共享，企業(yè)無(wú)法獲取新的診斷方法。

3.2 網(wǎng)絡(luò )型

網(wǎng)絡(luò )型遠程監測與故障診斷是一個(gè)開(kāi)放的分布式系統，是一種真正的客戶(hù)——服務(wù)器模式，可運行在基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶(hù)能夠實(shí)現上、下位機以及更多層次的廠(chǎng)級連網(wǎng)。TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議提供了在不同硬件體系結構和操作系統的計算機組成的網(wǎng)絡(luò )上進(jìn)行通信的能力，一臺PC機通過(guò)TCP/IP網(wǎng)絡(luò )協(xié)議可以和多個(gè)遠程計算機(即遠程節點(diǎn))進(jìn)行通訊。

網(wǎng)絡(luò )型遠程監測的網(wǎng)絡(luò )結構是一種柔性結構，可以將整個(gè)應用程序分配給多個(gè)服務(wù)器，這樣可以提高項目的整體容量結構并改善系統的性能。服務(wù)器的分配可以是基于項目中物理設備結構或不同的功能，用戶(hù)可以根據系統需要設立專(zhuān)門(mén)的IO服務(wù)器、歷史數據服務(wù)器、報警服務(wù)器、登錄服務(wù)器和WEB服務(wù)器等。

IO服務(wù)器：負責進(jìn)行數據采集的站點(diǎn)，將采集的數據不斷向網(wǎng)絡(luò )上發(fā)布。

報警服務(wù)器：存儲報警信息的站點(diǎn)，系統運行時(shí)，IO服務(wù)器上產(chǎn)生的報警信息將通過(guò)網(wǎng)絡(luò )傳輸到指定的報警服務(wù)器上，經(jīng)報警服務(wù)器驗證后產(chǎn)生和記錄報警信息

歷史數據服務(wù)器：與報警服務(wù)器一樣，系統運行時(shí)，IO服務(wù)器上需要記錄的歷史數據便被傳送到歷史數據服務(wù)器站點(diǎn)上，保存起來(lái)。

登錄服務(wù)器：登錄服務(wù)器在整個(gè)系統網(wǎng)絡(luò )中是唯一的。它擁有網(wǎng)絡(luò )中唯一的用戶(hù)列表。當用戶(hù)在網(wǎng)絡(luò )的任何一個(gè)站點(diǎn)上登錄時(shí)，系統調用該用戶(hù)列表，登錄信息被傳送到登錄服務(wù)器上，經(jīng)驗證后，產(chǎn)生登錄事件。這樣，保證了整個(gè)系統的安全性。

WEB服務(wù)器：WEB服務(wù)器將IO服務(wù)器上數據發(fā)布到Internet上，并為用戶(hù)提供瀏覽服務(wù)的站點(diǎn)。

客戶(hù)機：用來(lái)訪(fǎng)問(wèn)指定的IO服務(wù)器、報警服務(wù)器、歷史數據服務(wù)器。
　　
一個(gè)工作站站點(diǎn)可充當多種服務(wù)器功能，如I/O服務(wù)器可以被同時(shí)指定為報警服務(wù)器、歷史數據服務(wù)器、登錄服務(wù)器等。

該網(wǎng)絡(luò )具有Internet模式，是基于瀏覽器/服務(wù)器模式的一種新型的客戶(hù)/服務(wù)器體系結構，采用基于Web Server的三層結構?？蛻?hù)端以通用的瀏覽器為基礎(IE)，服務(wù)器端由Web服務(wù)器及數據庫兩層結構組成。Internet是以TCP/IP協(xié)議為基礎，以Web為核心的網(wǎng)絡(luò )，服務(wù)器端的開(kāi)放和基于標準的連接方案大大加強了企業(yè)與外部的聯(lián)系，數據庫不是直接服務(wù)于每個(gè)客戶(hù)機，而與Web服務(wù)器溝通，有利于實(shí)現對客戶(hù)信息服務(wù)的動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和交互性。

4、結束語(yǔ)

總之，遠程監測在工業(yè)控制中，以Web技術(shù)為核心的網(wǎng)絡(luò )型遠程監測系統更接近客戶(hù)，更接近應用，更有利于網(wǎng)絡(luò )的進(jìn)一步擴展。是當今信息系統發(fā)展趨勢的主流。同時(shí)設備供應商、科研機構通過(guò)Web瀏覽獲取的數據建立一整套遠程故障診斷系統，實(shí)時(shí)的根據企業(yè)設備的運行情況，將各種診斷信息反饋到企業(yè)，以便企業(yè)及時(shí)做出反應，預防故障的發(fā)生。