工控設(shè)備遠程監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

現(xiàn)代大工業(yè)的發(fā)展使得工業(yè)控制設(shè)備變得越來越復(fù)雜，自動化程度越來越高。由于自動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時監(jiān)測和診斷系統(tǒng)，由設(shè)備提供商、企業(yè)技術(shù)人員和行業(yè)專家共同實現(xiàn)及時、準(zhǔn)確的預(yù)防和診斷設(shè)備故障。

隨著信息時代的到來，Internet的發(fā)展為各行各業(yè)帶來了全新的理念，把遠程診斷的概念提高到了一個新的層次，已經(jīng)把生產(chǎn)企業(yè)、科研機構(gòu)、設(shè)備供應(yīng)商三者更加緊密地結(jié)合在一起，對遠程診斷的研究具有重要的現(xiàn)實意義：

(1) 提供更大范圍的資源共享，避免了重復(fù)開發(fā)；
(2) 生產(chǎn)企業(yè)通過Internet從科研機構(gòu)、設(shè)備供應(yīng)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(shè)備供應(yīng)商的服務(wù)水平，設(shè)備供應(yīng)商通過Internet為企業(yè)提供遠程咨詢、診斷和維修，培訓(xùn)了企業(yè)的員工，實現(xiàn)“移動的數(shù)據(jù)而不是人”，節(jié)約了成本，提高了維修服務(wù)質(zhì)量；
(4) 提高科研機構(gòu)的理論研究能力，科研機構(gòu)通過Internet從企業(yè)現(xiàn)場獲得第一手設(shè)備運行資料和企業(yè)的需求，對于進一步完善產(chǎn)品設(shè)計提供了依據(jù)。同時提高科研機構(gòu)理論與實際相結(jié)合的能力。

2、設(shè)備故障遠程監(jiān)測與診斷

設(shè)備故障遠程監(jiān)測與診斷系統(tǒng)采用若干臺中心計算機作為故障診斷服務(wù)器， 在設(shè)備的關(guān)鍵位置上建立狀態(tài)觀測點，通過在觀測點上永久安裝的傳感器獲取設(shè)備的實時工作狀態(tài)信息， 經(jīng)過信號預(yù)處理、A/D 轉(zhuǎn)換后輸入本地監(jiān)測計算機，然后對信號進行處理，實現(xiàn)連續(xù)實時地采集設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，而在技術(shù)力量較強的科研院所、大學(xué)、設(shè)備供應(yīng)商建立遠程分析診斷中心， 為設(shè)備提供遠程技術(shù)支持和保障。通過網(wǎng)絡(luò)將觀測點連接成一個復(fù)雜的監(jiān)測網(wǎng)， 任何一個監(jiān)測系統(tǒng)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(jié)果。同時， 遠程的服務(wù)中心也可以從網(wǎng)上直接獲取目前各觀測點的狀態(tài)信號、歷史數(shù)據(jù)以及本地診斷的結(jié)果， 從而形成一個完整的監(jiān)測與診斷系統(tǒng)。一旦出現(xiàn)異?，F(xiàn)象， 可以在短時間內(nèi)調(diào)動互連網(wǎng)內(nèi)的所有診斷資源， 實現(xiàn)對設(shè)備的早期損傷診斷和及時維修，使設(shè)備安全使用。

計算機技術(shù)的發(fā)展把數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計思想提升到了一個新的高度，采用虛擬儀器技術(shù)提高了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的可擴展性和可重用性。通過Internet技術(shù)，把傳統(tǒng)的監(jiān)測系統(tǒng)遠程化，實現(xiàn)更大范圍的資源共享。

3、實現(xiàn)方式

遠程監(jiān)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現(xiàn)、診斷知識的擴展軟件實現(xiàn)以及如何實現(xiàn)用戶與診斷中心的交互。遠程監(jiān)測與故障診斷在工業(yè)控制的實際應(yīng)用中，可采用不同形式來實現(xiàn)。主要有點對點型和網(wǎng)絡(luò)型。

3.1 點對點型

點對點型遠程監(jiān)測與故障診斷是指通過本地Modem、公用電話網(wǎng)、遠端Modem來監(jiān)測遠端設(shè)備，主要有兩種實現(xiàn)方式。

(1) 遠程采集：即通過本地計算機、本地Modem、公用電話網(wǎng)、遠程Modem、遠端的通訊設(shè)備(如通訊儀表、通訊模塊等)，直接對遠端通訊設(shè)備進行遠程監(jiān)控。

(2) 遠程監(jiān)控：即通過本地計算機、本地Modem、公用電話網(wǎng)、遠程Modem、遠程計算機、遠端的通訊設(shè)備，通過對遠端計算機進行通訊來檢測、控制、診斷和故障調(diào)試。

點對點遠程監(jiān)測簡單實用，設(shè)備要求少，在遠程監(jiān)測時，只要企業(yè)提供公用電話線即可，設(shè)備供應(yīng)商就可通過特定的軟件對其設(shè)備進行監(jiān)測。其缺點是不能實時聯(lián)接，數(shù)據(jù)流量小，不能做到資源共享，企業(yè)無法獲取新的診斷方法。

3.2 網(wǎng)絡(luò)型

網(wǎng)絡(luò)型遠程監(jiān)測與故障診斷是一個開放的分布式系統(tǒng)，是一種真正的客戶——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，使用戶能夠?qū)崿F(xiàn)上、下位機以及更多層次的廠級連網(wǎng)。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議提供了在不同硬件體系結(jié)構(gòu)和操作系統(tǒng)的計算機組成的網(wǎng)絡(luò)上進行通信的能力，一臺PC機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可以和多個遠程計算機(即遠程節(jié)點)進行通訊。

網(wǎng)絡(luò)型遠程監(jiān)測的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以將整個應(yīng)用程序分配給多個服務(wù)器，這樣可以提高項目的整體容量結(jié)構(gòu)并改善系統(tǒng)的性能。服務(wù)器的分配可以是基于項目中物理設(shè)備結(jié)構(gòu)或不同的功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)需要設(shè)立專門的IO服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)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(zé)進行數(shù)據(jù)采集的站點，將采集的數(shù)據(jù)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，系統(tǒng)運行時，IO服務(wù)器上產(chǎn)生的報警信息將通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)街付ǖ膱缶?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(shù)據(jù)服務(wù)器：與報警服務(wù)器一樣，系統(tǒng)運行時，IO服務(wù)器上需要記錄的歷史數(shù)據(jù)便被傳送到歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器站點上，保存起來。

登錄服務(wù)器：登錄服務(wù)器在整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。它擁有網(wǎng)絡(luò)中唯一的用戶列表。當(dāng)用戶在網(wǎng)絡(luò)的任何一個站點上登錄時，系統(tǒng)調(diào)用該用戶列表，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，保證了整個系統(tǒng)的安全性。

WEB服務(wù)器：WEB服務(wù)器將IO服務(wù)器上數(shù)據(jù)發(fā)布到Internet上，并為用戶提供瀏覽服務(wù)的站點。

客戶機：用來訪問指定的IO服務(wù)器、報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器。
　　
一個工作站站點可充當(dāng)多種服務(wù)器功能，如I/O服務(wù)器可以被同時指定為報警服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)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/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)，采用基于Web Server的三層結(jié)構(gòu)?？蛻舳艘酝ㄓ玫臑g覽器為基礎(chǔ)(IE)，服務(wù)器端由Web服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫兩層結(jié)構(gòu)組成。Internet是以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，以Web為核心的網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器端的開放和基于標(biāo)準(zhǔn)的連接方案大大加強了企業(yè)與外部的聯(lián)系，數(shù)據(jù)庫不是直接服務(wù)于每個客戶機，而與Web服務(wù)器溝通，有利于實現(xiàn)對客戶信息服務(wù)的動態(tài)性、實時性和交互性。

4、結(jié)束語

總之，遠程監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)更接近客戶，更接近應(yīng)用，更有利于網(wǎng)絡(luò)的進一步擴展。是當(dāng)今信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢的主流。同時設(shè)備供應(yīng)商、科研機構(gòu)通過Web瀏覽獲取的數(shù)據(jù)建立一整套遠程故障診斷系統(tǒng)，實時的根據(jù)企業(yè)設(shè)備的運行情況，將各種診斷信息反饋到企業(yè)，以便企業(yè)及時做出反應(yīng)，預(yù)防故障的發(fā)生。