工控設備遠程監(jiān)測與故障診斷技術(shù)的應用與發(fā)展

現(xiàn)代大工業(yè)的發(fā)展使得工業(yè)控制設備變得越來越復雜，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、準確的預防和診斷設備故障。

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)、設備供應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，避免了重復開發(fā)；
(2) 生產(chǎn)企業(yè)通過Internet從科研機構(gòu)、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水平，設備供應商通過Internet為企業(yè)提供遠程咨詢、診斷和維修，培訓了企業(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)場獲得第一手設備運行資料和企業(yè)的需求，對于進一步完善產(chǎn)品設計提供了依據(jù)。同時提高科研機構(gòu)理論與實際相結(jié)合的能力。

2、設備故障遠程監(jiān)測與診斷

設備故障遠程監(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器， 在設備的關鍵位置上建立狀態(tài)觀測點，通過在觀測點上永久安裝的傳感器獲取設備的實時工作狀態(tài)信息， 經(jīng)過信號預處理、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)實時地采集設備狀態(tài)數(shù)據(jù)，而在技術(shù)力量較強的科研院所、大學、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。通過網(wǎng)絡將觀測點連接成一個復雜的監(jiān)測網(wǎng)， 任何一個監(jiān)測系統(tǒng)都可以提出請求服務的要求， 在異地的診斷服務中心接到請求服務的信息后， 可以提供各種服務，并返回診斷結(jié)果。同時， 遠程的服務中心也可以從網(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)對設備的早期損傷診斷和及時維修，使設備安全使用。

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)控制的實際應用中，可采用不同形式來實現(xiàn)。主要有點對點型和網(wǎng)絡型。

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、遠端的通訊設備(如通訊儀表、通訊模塊等)，直接對遠端通訊設備進行遠程監(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，設備供應商就可通過特定的軟件對其設備進行監(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)絡型

網(wǎng)絡型遠程監(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——服務器模式，可運行在基于TCP/IP網(wǎng)絡協(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)絡上進行通信的能力，一臺PC機通過TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議可以和多個遠程計算機(即遠程節(jié)點)進行通訊。

網(wǎng)絡型遠程監(jiān)測的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是一種柔性結(jié)構(gòu)，可以將整個應用程序分配給多個服務器，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。服務器的分配可以是基于項目中物理設備結(jié)構(gòu)或不同的功能，用戶可以根據(jù)系統(tǒng)需要設立專門的IO服務器、歷史數(shù)據(jù)服務器、報警服務器、登錄服務器和WEB服務器等。

IO服務器：負責進行數(shù)據(jù)采集的站點，將采集的數(shù)據(jù)不斷向網(wǎng)絡上發(fā)布。

報警服務器：存儲報警信息的站點，系統(tǒng)運行時，IO服務器上產(chǎn)生的報警信息將通過網(wǎng)絡傳輸?shù)街付ǖ膱缶掌魃?，?jīng)報警服務器驗證后產(chǎn)生和記錄報警信息

歷史數(shù)據(jù)服務器：與報警服務器一樣，系統(tǒng)運行時，IO服務器上需要記錄的歷史數(shù)據(jù)便被傳送到歷史數(shù)據(jù)服務器站點上，保存起來。

登錄服務器：登錄服務器在整個系統(tǒng)網(wǎng)絡中是唯一的。它擁有網(wǎng)絡中唯一的用戶列表。當用戶在網(wǎng)絡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服務器：WEB服務器將IO服務器上數(shù)據(jù)發(fā)布到Internet上，并為用戶提供瀏覽服務的站點。

客戶機：用來訪問指定的IO服務器、報警服務器、歷史數(shù)據(jù)服務器。
　　
一個工作站站點可充當多種服務器功能，如I/O服務器可以被同時指定為報警服務器、歷史數(shù)據(jù)服務器、登錄服務器等。

該網(wǎng)絡具有Internet模式，是基于瀏覽器/服務器模式的一種新型的客戶/服務器體系結(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(IE)，服務器端由Web服務器及數(shù)據(jù)庫兩層結(jié)構(gòu)組成。Internet是以TCP/IP協(xié)議為基礎，以Web為核心的網(wǎng)絡，服務器端的開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(shù)據(jù)庫不是直接服務于每個客戶機，而與Web服務器溝通，有利于實現(xiàn)對客戶信息服務的動態(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)絡型遠程監(jiān)測系統(tǒng)更接近客戶，更接近應用，更有利于網(wǎng)絡的進一步擴展。是當今信息系統(tǒng)發(fā)展趨勢的主流。同時設備供應商、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，預防故障的發(fā)生。