莫宗瑜 遼寧錦州渤海大學工學院

基于PLC的遠程監(jiān)控及故障診斷

莫宗瑜 遼寧錦州渤海大學工學院

隨著電氣技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對電氣設備自動化的要求也逐漸提高。在現(xiàn)今因特網(wǎng)技術(shù)的相關支持下，可以采用更加快捷的方式實現(xiàn)自動化需求。實現(xiàn)遠程監(jiān)控技術(shù)離不開PLC，如何在因特網(wǎng)中引入PLC技術(shù)，這對于眾多企業(yè)而言也是十分重要的，同時實現(xiàn)PLC遠程監(jiān)控以及故障診斷，這是目前需要考慮的重要問題。本文主要是介紹了PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成以及系統(tǒng)的相關原理，另外還針對PLC的故障診斷方法進行了論述。

PLC 遠程監(jiān)控 故障診斷

這些年以來監(jiān)控以及故障診斷的技術(shù)在國外得到了很大的發(fā)展，同時故障診斷在確保設備安全以及設備質(zhì)量方面有著重大的作用。隨著計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡技術(shù)的飛速發(fā)展，實現(xiàn)遠程監(jiān)控以及故障診斷取得了很大的成就。這給傳統(tǒng)的設備新的定義。專家接收來自設備以及運行狀態(tài)的相關數(shù)據(jù)，從而得到相應的診斷結(jié)果，進而完成了數(shù)據(jù)傳遞的實現(xiàn)。

PLC（可編程序控制器）在這些年發(fā)展飛速，而且在很多的應用領域都有著廣泛的應用，同時核心是微處理器，所用到的技術(shù)具體包括了自動化技術(shù)，微機技術(shù)以及通信技術(shù)等等。隨著現(xiàn)今社會實現(xiàn)經(jīng)濟全球化，以及電子信息技術(shù)的飛速發(fā)展，設備制造企業(yè)在產(chǎn)品的要求方面有了很高的意識，同時整體盈利水平以及企業(yè)品牌價值的好壞是評判現(xiàn)今設備售后的服務水平的標準。所以，在設備制造企業(yè)看來，企業(yè)除了要實現(xiàn)技術(shù)的突破以外，還需要不斷地開拓新的市場，從而讓最新的產(chǎn)品可以迅速地適應，同時需要確保產(chǎn)品的質(zhì)量是優(yōu)異的，同時在產(chǎn)品的服役過程中需要給予全方位甚至全周期的服務，能夠?qū)Ξa(chǎn)品完成全周期的保修。在這種趨勢實現(xiàn)設備制造企業(yè)可以成功地實現(xiàn)轉(zhuǎn)型，這可以說挑戰(zhàn)也可以說是機遇。在這種環(huán)境下，就需要將更多的故障診斷模塊以及遠程監(jiān)控模塊加入到產(chǎn)品的設計初期，同時借助網(wǎng)絡的相關技術(shù)對實現(xiàn)遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控設備以及實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集工作。經(jīng)過遠程監(jiān)控以及對故障進行診斷后，能夠?qū)崿F(xiàn)設備制造企業(yè)中所投入的維護成本，另外一方面還可以將設備企業(yè)中的生產(chǎn)率提高，從而快速地找到問題，并且解決問題。

1 遠程監(jiān)控與診斷系統(tǒng)的系統(tǒng)構(gòu)成

遠程監(jiān)控以及對系統(tǒng)的故障進行診斷，所依賴的技術(shù)會死計算機通信技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸過程中的特點是實現(xiàn)信號的轉(zhuǎn)換以及信號的處理，在將數(shù)據(jù)從網(wǎng)絡端傳送到遠程控制端的時候，數(shù)據(jù)的分析工作實施交給遠程工程師完成的，另外還會對數(shù)據(jù)做個簡要的評估，根據(jù)所制定的標準完成具體的操作從而將相應的診斷結(jié)果發(fā)送給現(xiàn)場的生產(chǎn)員工，進而保證整個設備可以完成遠程監(jiān)控以及故障診斷?，F(xiàn)今，目前的工業(yè)系統(tǒng)正在朝著集成、自動化發(fā)展，目的是為了擴大規(guī)模，提高效率。所以針對遠程監(jiān)控以及故障的診斷，人們有了更高的需求。

1.1 可靠性

企業(yè)要想實現(xiàn)設備與市場的相互適應，就需要做到高度可靠性。當系統(tǒng)失效或者是設備出現(xiàn)問題的時候，對社會的穩(wěn)定會有著重大的影響作用。

1.2 智能化

實現(xiàn)智能化是現(xiàn)今實現(xiàn)設備集成以及實現(xiàn)自動化的一種重大的發(fā)展趨勢，通過監(jiān)控以及診斷系統(tǒng)可以及時檢測在設備的生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的異常以及故障，并且對故障進行分析。所以，監(jiān)控以及診斷系統(tǒng)所應用的技術(shù)是人工智能技術(shù)以及通信技術(shù)，由于這些技術(shù)從而確保了設備可以正常運行。

1.3 實時性

實時性因為現(xiàn)今設備在工作過程中所體現(xiàn)出來的連續(xù)性，通過監(jiān)控以及診斷后可以對設備的狀態(tài)進行監(jiān)控，此外還可以對環(huán)境變量以及變量的變化進行監(jiān)控。

2 基于PLC的遠程監(jiān)控的診斷系統(tǒng)的工作原理

該系統(tǒng)的基本原理是通過遠程的通信網(wǎng)絡實現(xiàn)的，當異地微機接收到了PLC的監(jiān)控數(shù)據(jù)的時候，工程師就能夠進行分析與診斷。通過Modem的方式將PLC接入到網(wǎng)絡中，接著借助PLC從而實現(xiàn)和上位機的相互連接。

如果發(fā)現(xiàn)所監(jiān)控的微機和PLC之間的距離是很短的時候，能夠根據(jù)RS-232以及RS-422從而完成鏈接。當超過了一定的距離的時候，數(shù)據(jù)的傳輸就通過通信布線實現(xiàn)?，F(xiàn)今一般使用比較多的PLC控制器是西門子S7-200PLC。該設備能夠兼容其他的設備接口，進而保證系統(tǒng)可以靈活地運行。

3 PLC診斷故障的方法

PLC診斷的原理是根據(jù)PLC的邏輯功能以及運算功能，從而對狀態(tài)數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，并且對比分析數(shù)據(jù)之間的差異，如果該差異是大于系統(tǒng)所設置的范圍，那么就會出現(xiàn)警告的信息。所以故障診斷的主要功能涉及到了數(shù)據(jù)的判斷，檢測以及數(shù)據(jù)的輸出等等。所以在PLC的控制系統(tǒng)中對傳感器有著很高的要求，確保所輸入的信息。隨著社會的不斷進步，MEMS的器件也逐漸進入到人們的視線中，很多的設備的成本也設置在了人們可以接受的范圍以內(nèi)。

PLC的特點直接影響著設備發(fā)生故障的頻率，同時PLC可以進行自我的修復功能。PLC的系統(tǒng)中引起故障的原因是在輸入輸出以及執(zhí)行的部分，所以故障的診斷工作的完成需要借助于PLC的控制模塊?，F(xiàn)今關于診斷的方法主要有邏輯錯誤檢測，超時限檢測。

4 遠程監(jiān)控的設計

圖1 系統(tǒng)遠程監(jiān)控的硬件結(jié)構(gòu)圖

遠程監(jiān)控的硬件圖如圖1所示。本系統(tǒng)的功能主要包括了幾個部分，分別是系統(tǒng)的通信、數(shù)據(jù)的顯示、故障的診斷以及數(shù)據(jù)的控制部分等。

4.1 通信連接

通信連接的目的是實現(xiàn)上位機和下位機的連接操作。因為通過以太網(wǎng)從而完成計算機和遠程監(jiān)控計算機的連接。在操作的執(zhí)行過程中，第一步是保證通信的回路是通暢的，所以IP地址是需要提前設置好的。數(shù)據(jù)的傳輸端口也是提前設置好的，另外還需要進行相關信息的測試部分。

4.2 數(shù)據(jù)顯示

數(shù)據(jù)顯示部分的工作是完成遠程顯示，通過遠程顯示出紙卷的直徑以及印刷機的速度和PLC的元件狀態(tài)。另外刷新的頻率是3s一次。

4.3 TCP/IP協(xié)議的概述

不同于OSI模型，TCP/IP不是特定給人設計的，是在不斷的實踐當中形成的，TCP/IP的分層模型如圖2所示。

圖2 TCP/IP的分層模型

5 故障診斷專家系統(tǒng)的設計

該部分主要是介紹了基于PLC的實時控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的完成不需要其他的設備的支持，通過PLC的邏輯運算，以及數(shù)據(jù)的處理從而診斷模擬信號以及數(shù)字信號。具體的實現(xiàn)過程，主要介紹為：選擇一個檢測點在控制電路中，該檢測點主要是完成電路狀態(tài)的采集工作，通過對這些數(shù)據(jù)的采集，同時根據(jù)相關專家的經(jīng)驗，分析判斷電路的狀態(tài)，對故障的原因進行確定以及相應地調(diào)整。串行通訊所采集到的狀態(tài)數(shù)據(jù)，完成人機交互的界面，以及分析數(shù)據(jù)和顯示數(shù)據(jù)。整個系統(tǒng)故障診斷可以分為2個部分：數(shù)據(jù)采集工作的完成以及故障的診斷工作。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖3示。

圖3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

該電路中的開關以及繼電器有很多。對電路進行仔細地檢查，同時進行相關地分析。設置檢測點，檢測點中所包括的信息主要有故障的發(fā)生部分，以及電氣的關鍵部分。所謂的專家系統(tǒng)主要的基礎是完成知識的研究，并且對這些組織進行重新地解釋，從而確保確保這些知識是滿足人們的期望的。由于該專家系統(tǒng)的特點是經(jīng)驗性以及復雜性，在診斷系統(tǒng)中應用該系統(tǒng)，可以提高準確性以及高效性。

結(jié)語：現(xiàn)今很多的PLC遠程監(jiān)控以及故障診斷技術(shù)在很多的企業(yè)中都得到了廣泛的應用，同時很多的人逐漸重視起遠程監(jiān)控以及故障診斷。這對于制造業(yè)而言有著重大的影響作用。本文針對工業(yè)領域中的遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行了論述，介紹了系統(tǒng)的組成原理，系統(tǒng)的硬件設計以及系統(tǒng)軟件設計，同時給出了相應的結(jié)構(gòu)圖。

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