王 鵬

(中色科技股份有限公司，河南 洛陽 471039﹚

近年來，我國的裝備制造水平快速提升，制造企業(yè)的產品種類日益增多，產品結構日趨復雜，自動化程度越來越高，設備銷售范圍逐漸擴大，設備銷售數量不斷增加，客戶對設備售后運行保障及故障診斷與維修的要求也越來越高。如果仍然采取出現故障后，派遣技術專家進行現場處理的故障排除模式，不僅時效性差，而且成本耗費巨大，特別是當設備故障現場出現在疫情蔓延或武裝沖突等特殊地區(qū)時，派遣技術人員到現場還存在人身安全隱患。

隨著信息技術的迅猛發(fā)展以及Internet在全球的迅速普及，信息傳輸更加快捷、穩(wěn)定、可靠。通過基于Internet的實時傳輸技術，開發(fā)設備遠程故障診斷處理和運行保障系統(tǒng)，不僅可以打破地域、時間限制，提高故障排除時效性，降低售后成本，制造企業(yè)還能夠有效、全面、及時的掌握設備實際運行情況的原始數據，對設備優(yōu)化提升和新產品的研制都有重要意義。

1 系統(tǒng)設計目標

綜合運用自動化控制技術、網絡通信技術、計算機軟硬件技術建設設備遠程故障診斷處理和運行保障系統(tǒng)。通過這個系統(tǒng)，技術人員可在任何時間、任何地點快速處理遠程客戶現場的設備問題和故障，可以隨時全面掌握客戶現場設備的運行狀況和運行數據，可以建立已售出設備在生命周期內的全面數字檔案。具體目標有以下三個方面:

1)能夠在設備研發(fā)企業(yè)或任意地點遠程判斷和解決客戶現場的設備故障，能夠進行現場設備運行數據的實時獲取、現場運行情況的實時監(jiān)控、PLC程序的調試和上傳下載;

2)能夠隨時對客戶現場的設備運行情況進行獲知，瀏覽客戶現場的設備運行狀況和數據，對設備的健康情況進行檢查，提供設備檢維修建議，將設備的問題和故障消除在萌芽狀態(tài);

3)能夠獲取并建立設備在客戶現場的生命周期內的運行檔案，這些運行檔案包括歷史運行數據、檢維修情況、客戶反饋等，相關人員通過對這些數據的分析，形成產品的升級方案和新產品設計方案。

2 系統(tǒng)結構設計

本系統(tǒng)分為實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)、工程師站及OPC服務器、操作站及 PLC設備三個部分，通過Internet(專線、電話線或2G/3G/4G無線接入)進行連接。如圖1所示(圖中省略了必須的工業(yè)交換機、防火墻等網絡設備)。

圖1 系統(tǒng)結構圖Fig.1 System structure diagram

1)實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)。通過OPC服務器將采集的PLC數據進行存儲，并實時顯示遠程設備數據，包括實時狀態(tài)、實時數據、報警信息等;

2)工程師站。通過Internet對PLC、操作站進行通訊，可對PLC和操作站進行遠程編程和遠程調試;

3)OPC服務器。通過Internet對PLC數據進行采集，不進行控制;

4)安全路由器。將PLC、操作站接入Internet，可與遠程工程師站、OPC服務器進行通訊，滿足數據傳輸的需要;

5)操作站。位于設備現場，對設備進行實際操作;

6)PLC(含以太網模塊)。位于設備中的可編程邏輯控制器，需要附帶以太網模塊，可通過以太網進行通訊。

3 實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)功能設計

實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)架構如圖2所示。

圖2 實時監(jiān)控與管理系統(tǒng)架構圖Fig.2 Architecture diagram of real time monitoring and management system

1)ACO數據采集

ACO數據采集套件能夠將實時數據從前端生產設備或控制系統(tǒng)等數據源采集到ADC數據庫中;

2)ADC數據庫系統(tǒng)

以某個對象(如某個工位點)為單位，可實時、連續(xù)存儲該對象的所有屬性值，支持大量對象同時存儲，數據存儲格式高度壓縮;

3)設備臺賬

以ADC數據庫為依托，將企業(yè)所有遠程設備臺賬信息集中存放，并在相應頁面可進行針對性查詢;

4)設備監(jiān)視

該模塊以ADC數據庫為依托，對各裝置的情況進行實時監(jiān)視和集中監(jiān)視?？刹樵兡彻の?設備)的各種數據，查詢接口包括COM派發(fā)接口和自定義接口以及 Web服務接口(以 Asp.Net Web服務的方式)、SQL接口等，可使各種上層應用組件方便地查詢到生產過程數據的實時值等;

5)數據報表

系統(tǒng)能夠方便生成各種數據報表，所反映的數據真實而且準確。系統(tǒng)生成報表后，根據日期可以通過網絡較快速地進行查詢;

6)趨勢分析

該模塊能夠顯示出某段時間內數據變化的情況。實時趨勢能夠反映出當前的數據變化情況，歷史趨勢的數據從歷史數據庫中取出，能夠查看任何時間段內數據的變化情況。通過查看歷史趨勢，可以了解長時間的生產情況;

7)報警信息

系統(tǒng)利用報警分析模型及時統(tǒng)計歷史報警信息。設備發(fā)生故障時，系統(tǒng)有自動報警功能，提供報警級別設置、報警限設置，提供事故追憶功能。當事故發(fā)生時，系統(tǒng)產生報警，啟動事故記錄，記錄報警點、報警事件、報警時間等關鍵信息，根據記錄的相關信息，系統(tǒng)可以進行事故原因追憶分析。提供事故追憶的管理功能，管理員及有權限的用戶可以進行事故管理的設定、修改、取消、刪除等操作。系統(tǒng)報警功能的及時性和準確性為生產事故提供分析和決策依據;

8)系統(tǒng)管理

該模塊是任何一個軟件系統(tǒng)都不可或缺的，用于維護系統(tǒng)的正常運行。系統(tǒng)管理模塊由以下幾個子模塊組成:

數據字典模塊為其它模塊在數據記錄新增、修改時提供字段的輸入選擇項，用來規(guī)范數據錄入、加快數據錄入速度。數據字典按照企業(yè)的實際需要進行分類管理;

用戶管理模塊對系統(tǒng)的用戶和用戶組進行管理，用戶和用戶組可根據企業(yè)的組織層次和活動目錄用戶體系進行建立;

角色權限設置模塊在系統(tǒng)中建立起基于角色的訪問控制機制(BRAC)，使用戶在系統(tǒng)中的操作權限完全依據其關聯的角色的權限設定;

系統(tǒng)操作日志模塊中，任何系統(tǒng)登錄用戶的任何操作均被系統(tǒng)登記在案，在本模塊中，可以進行查詢或查看。當操作特定的關鍵數據時，會將操作人員、操作時間、原值、新值等記錄下來，方便進行數據的回溯;

系統(tǒng)備份模塊可對系統(tǒng)數據庫及文件進行備份。設定系統(tǒng)數據庫、文件的自動備份操作的時間、存放路徑等，可自動備份。

4 關鍵技術

1)系統(tǒng)通用性和標準化

由于現場設備所使用的自動化控制系統(tǒng)種類繁多，不同廠商、不同型號的控制系統(tǒng)接口類型、通信方式、通信協議、診斷方法不盡相同，嚴重影響了設備遠程診斷的兼容性，為實現遠程診斷和處理方法的統(tǒng)一，必須建立通用的診斷標準，包括診斷分析標準、通信接口標準和通信協議標準等;

2)數據壓縮與傳輸技術

遠程故障診斷處理和運行保障系統(tǒng)在應用過程中需要將大量的遠程設備數據進行傳輸和存儲。這些數據在遠距離傳輸時對網絡的帶寬、穩(wěn)定性和可靠性要求較高，但由于設備現場Internet接入條件參差不齊，有許多現場具備了專線或3G、4G無線接入條件，而仍有現場僅具備2G無線網絡或56K Modem電話線接入條件，這就需要尋求一種有效的壓縮算法，以期將設備數據壓縮到最低進行傳輸，這是一個關鍵的技術問題;

3)網絡傳輸的安全性

遠程故障診斷處理和運行保障系統(tǒng)所傳輸的設備數據中包含遠程控制指令，如果網絡傳輸的安全性得不到保障，遠程故障診斷處理和運行保障將失去意義。

網絡傳輸中信息的安全性包括完整性、保密性和可用性三個要素。信息的完整性是指存儲和傳輸過程中不被非法修改、破壞甚至丟失;信息的保密性是指保護信息不受非授權用戶越權使用;信息的可用性是指當需要時能否正常存取所需信息，保障傳輸信息準確無誤。

通常采取的安全措施有在Internet入口處設置防火墻、對傳輸數據進行加密處理等。

5 結束語

本系統(tǒng)的開發(fā)與實施，提高了制造企業(yè)設備故障處理響應速度和處理能力，并為提前感知、發(fā)現設備故障或問題提供了可能，降低了故障停機給客戶造成的損失，提升客戶對產品質量的滿意度。同時，對制造企業(yè)來說，不僅大幅減少了到客戶現場進行設備故障處理的差旅費用，而且建立起了所售設備在生命周期內的運行檔案和檢修、維修檔案，實現這些產品數據的數字化管理，形成寶貴的知識資產，對產品運行檔案、故障處理檔案、檢維修檔案進行綜合分析，為產品改進和新產品設計提供有效的數據支持。

［1］于宏林，徐剛.設備的遠程監(jiān)控與診斷維護［J］.現代冶金.2010(2):