工控設備遠程監測與故障診斷技術的應用與發展

現代大工業的發展使得工業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停頓造成的損失是巨大的，而生產企業的維護能力有限，迫切需要建立起遠程實時監測和診斷系統，由設備提供商、企業技術人員和行業專家共同實現及時、準確的預防和診斷設備故障。

隨著信息時代的到來，Internet的發展為各行各業帶來了全新的理念，把遠程診斷的概念提高到了一個新的層次，已經把生產企業、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意義：

(1) 提供更大范圍的資源共享，避免了重復開發；
(2) 生產企業通過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，提高了企業對新型故障的防范能力，降低了故障率，不斷提高企業的故障診斷水平；
(3) 提高了設備供應商的服務水平，設備供應商通過Internet為企業提供遠程咨詢、診斷和維修，培訓了企業的員工，實現“移動的數據而不是人”，節約了成本，提高了維修服務質量；
(4) 提高科研機構的理論研究能力，科研機構通過Internet從企業現場獲得第一手設備運行資料和企業的需求，對于進一步完善產品設計提供了依據。同時提高科研機構理論與實際相結合的能力。

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器， 在設備的關鍵位置上建立狀態觀測點，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信息， 經過信號預處理、A/D 轉換后輸入本地監測計算機，然后對信號進行處理，實現連續實時地采集設備狀態數據，而在技術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支持和保障。通過網絡將觀測點連接成一個復雜的監測網， 任何一個監測系統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，并返回診斷結果。同時， 遠程的服務中心也可以從網上直接獲取目前各觀測點的狀態信號、歷史數據以及本地診斷的結果， 從而形成一個完整的監測與診斷系統。一旦出現異?，F象， 可以在短時間內調動互連網內的所有診斷資源， 實現對設備的早期損傷診斷和及時維修，使設備安全使用。

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

3、實現方式

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現、診斷知識的擴展軟件實現以及如何實現用戶與診斷中心的交互。遠程監測與故障診斷在工業控制的實際應用中，可采用不同形式來實現。主要有點對點型和網絡型。

3.1 點對點型

點對點型遠程監測與故障診斷是指通過本地Modem、公用電話網、遠端Modem來監測遠端設備，主要有兩種實現方式。

(1) 遠程采集：即通過本地計算機、本地Modem、公用電話網、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控。

(2) 遠程監控：即通過本地計算機、本地Modem、公用電話網、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、診斷和故障調試。

點對點遠程監測簡單實用，設備要求少，在遠程監測時，只要企業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測。其缺點是不能實時聯接，數據流量小，不能做到資源共享，企業無法獲取新的診斷方法。

3.2 網絡型

網絡型遠程監測與故障診斷是一個開放的分布式系統，是一種真正的客戶——服務器模式，可運行在基于TCP/IP網絡協議的網上，使用戶能夠實現上、下位機以及更多層次的廠級連網。TCP/IP網絡協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絡上進行通信的能力，一臺PC機通過TCP/IP網絡協議可以和多個遠程計算機(即遠程節點)進行通訊。

網絡型遠程監測的網絡結構是一種柔性結構，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構并改善系統的性能。服務器的分配可以是基于項目中物理設備結構或不同的功能，用戶可以根據系統需要設立專門的IO服務器、歷史數據服務器、報警服務器、登錄服務器和WEB服務器等。

IO服務器：負責進行數據采集的站點，將采集的數據不斷向網絡上發布。

報警服務器：存儲報警信息的站點，系統運行時，IO服務器上產生的報警信息將通過網絡傳輸到指定的報警服務器上，經報警服務器驗證后產生和記錄報警信息

歷史數據服務器：與報警服務器一樣，系統運行時，IO服務器上需要記錄的歷史數據便被傳送到歷史數據服務器站點上，保存起來。

登錄服務器：登錄服務器在整個系統網絡中是唯一的。它擁有網絡中唯一的用戶列表。當用戶在網絡的任何一個站點上登錄時，系統調用該用戶列表，登錄信息被傳送到登錄服務器上，經驗證后，產生登錄事件。這樣，保證了整個系統的安全性。

WEB服務器：WEB服務器將IO服務器上數據發布到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、歷史數據服務器。
　　
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、歷史數據服務器、登錄服務器等。

該網絡具有Internet模式，是基于瀏覽器/服務器模式的一種新型的客戶/服務器體系結構，采用基于Web Server的三層結構?？蛻舳艘酝ㄓ玫臑g覽器為基礎(IE)，服務器端由Web服務器及數據庫兩層結構組成。Internet是以TCP/IP協議為基礎，以Web為核心的網絡，服務器端的開放和基于標準的連接方案大大加強了企業與外部的聯系，數據庫不是直接服務于每個客戶機，而與Web服務器溝通，有利于實現對客戶信息服務的動態性、實時性和交互性。

4、結束語

總之，遠程監測在工業控制中，以Web技術為核心的網絡型遠程監測系統更接近客戶，更接近應用，更有利于網絡的進一步擴展。是當今信息系統發展趨勢的主流。同時設備供應商、科研機構通過Web瀏覽獲取的數據建立一整套遠程故障診斷系統，實時的根據企業設備的運行情況，將各種診斷信息反饋到企業，以便企業及時做出反應，預防故障的發生。