設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)

設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)王鵬【摘要】綜合運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)，提出了設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該方案實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、故障預(yù)警、故障診斷、故障處理等功能。%Basedonautomationtechnology,networkcommunicationstechnologyaswelascomputerhardwareandsoftwaretechnologies,thepaperputforwardthedesignofremoteequipmentdiagnosisandoperationssupportsystems,fulfilingthefunctionsofremotestatusmonitoring,faultalarm,faultdiagnosisandfailuremanagement.【期刊名稱】《有色金屬加工》【年(卷)，期】2015(000)004【總頁(yè)數(shù)】3頁(yè)(P54-56)【關(guān)鍵詞】遠(yuǎn)程監(jiān)控;故障診斷;系統(tǒng)設(shè)計(jì)【作者】王鵬【作者單位】中色科技股份有限公司，河南洛陽(yáng)471039【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TG802近年來(lái)，我國(guó)的裝備制造水平快速提升，制造企業(yè)的產(chǎn)品種類日益增多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，自動(dòng)化程度越來(lái)越高，設(shè)備銷售范圍逐漸擴(kuò)大，設(shè)備銷售數(shù)量不斷增加，客戶對(duì)設(shè)備售后運(yùn)行保障及故障診斷與維修的要求也越來(lái)越高。如果仍然采取出現(xiàn)故障后，派遣技術(shù)專家進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理的故障排除模式，不僅時(shí)效性差，而且成本耗費(fèi)巨大，特別是當(dāng)設(shè)備故障現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)在疫情蔓延或武裝沖突等特殊地區(qū)時(shí)，派遣技術(shù)人員到現(xiàn)場(chǎng)還存在人身安全隱患。隨著信息技術(shù)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(guò)基于Internet的實(shí)時(shí)傳輸技術(shù)，開發(fā)設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障系統(tǒng)，不僅可以打破地域、時(shí)間限制，提高故障排除時(shí)效性，降低售后成本，制造企業(yè)還能夠有效、全面、及時(shí)的掌握設(shè)備實(shí)際運(yùn)行情況的原始數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備優(yōu)化提升和新產(chǎn)品的研制都有重要意義。1系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)綜合運(yùn)用自動(dòng)化控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)建設(shè)設(shè)備遠(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障系統(tǒng)。通過(guò)這個(gè)系統(tǒng)，技術(shù)人員可在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)快速處理遠(yuǎn)程客戶現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備問(wèn)題和故障，可以隨時(shí)全面掌握客戶現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀況和運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以建立已售出設(shè)備在生命周期內(nèi)的全面數(shù)字檔案。具體目標(biāo)有以下三個(gè)方面：1）能夠在設(shè)備研發(fā)企業(yè)或任意地點(diǎn)遠(yuǎn)程判斷和解決客戶現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備故障，能夠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取、現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況的實(shí)時(shí)監(jiān)控、PLC程序的調(diào)試和上傳下載；2）能夠隨時(shí)對(duì)客戶現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行獲知，瀏覽客戶現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備運(yùn)行狀況和數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備的健康情況進(jìn)行檢查，提供設(shè)備檢維修建議，將設(shè)備的問(wèn)題和故障消除在萌芽狀態(tài)；3）能夠獲取并建立設(shè)備在客戶現(xiàn)場(chǎng)的生命周期內(nèi)的運(yùn)行檔案，這些運(yùn)行檔案包括歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、檢維修情況、客戶反饋等，相關(guān)人員通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)的分析，形成產(chǎn)品的升級(jí)方案和新產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本系統(tǒng)分為實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)、工程師站及OPC服務(wù)器、操作站及PLC設(shè)備三個(gè)部分，通過(guò)Internet（專線、電話線或2G/3G/4G無(wú)線接入）進(jìn)行連接。如圖1所示（圖中省略了必須的工業(yè)交換機(jī)、防火墻等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備）。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖Fig.1Systemstructurediagram1）實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)。通過(guò)OPC服務(wù)器將采集的PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，并實(shí)時(shí)顯示遠(yuǎn)程設(shè)備數(shù)據(jù)，包括實(shí)時(shí)狀態(tài)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等；2）工程師站。通過(guò)Internet對(duì)PLC、操作站進(jìn)行通訊，可對(duì)PLC和操作站進(jìn)行遠(yuǎn)程編程和遠(yuǎn)程調(diào)試；3）OPC服務(wù)器。通過(guò)Internet對(duì)PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，不進(jìn)行控制；4）安全路由器。將PLC、操作站接入Internet，可與遠(yuǎn)程工程師站、OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊，滿足數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枰?）操作站。位于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行實(shí)際操作；6）PLC（含以太網(wǎng)模塊）。位于設(shè)備中的可編程邏輯控制器，需要附帶以太網(wǎng)模塊，可通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。3實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。圖2實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理系統(tǒng)架構(gòu)圖Fig.2Architecturediagramofrealtimemonitoringandmanagementsystem1）ACO數(shù)據(jù)采集ACO數(shù)據(jù)采集套件能夠?qū)?shí)時(shí)數(shù)據(jù)從前端生產(chǎn)設(shè)備或控制系統(tǒng)等數(shù)據(jù)源采集到ADC數(shù)據(jù)庫(kù)中；2）ADC數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)以某個(gè)對(duì)象（如某個(gè)工位點(diǎn)）為單位，可實(shí)時(shí)、連續(xù)存儲(chǔ)該對(duì)象的所有屬性值，支持大量對(duì)象同時(shí)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式高度壓縮；3）設(shè)備臺(tái)賬以ADC數(shù)據(jù)庫(kù)為依托，將企業(yè)所有遠(yuǎn)程設(shè)備臺(tái)賬信息集中存放，并在相應(yīng)頁(yè)面可進(jìn)行針對(duì)性查詢；4）設(shè)備監(jiān)視該模塊以ADC數(shù)據(jù)庫(kù)為依托，對(duì)各裝置的情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視和集中監(jiān)視。可查詢某工位（設(shè)備）的各種數(shù)據(jù)，查詢接口包括COM派發(fā)接口和自定義接口以及Web服務(wù)接口似Asp.NetWeb服務(wù)的方式）、SQL接口等，可使各種上層應(yīng)用組件方便地查詢到生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)值等；5）數(shù)據(jù)報(bào)表系統(tǒng)能夠方便生成各種數(shù)據(jù)報(bào)表，所反映的數(shù)據(jù)真實(shí)而且準(zhǔn)確。系統(tǒng)生成報(bào)表后，根據(jù)日期可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)較快速地進(jìn)行查詢；6）趨勢(shì)分析該模塊能夠顯示出某段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)變化的情況。實(shí)時(shí)趨勢(shì)能夠反映出當(dāng)前的數(shù)據(jù)變化情況，歷史趨勢(shì)的數(shù)據(jù)從歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中取出，能夠查看任何時(shí)間段內(nèi)數(shù)據(jù)的變化情況。通過(guò)查看歷史趨勢(shì)，可以了解長(zhǎng)時(shí)間的生產(chǎn)情況；7）報(bào)警信息系統(tǒng)利用報(bào)警分析模型及時(shí)統(tǒng)計(jì)歷史報(bào)警信息。設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)有自動(dòng)報(bào)警功能，提供報(bào)警級(jí)別設(shè)置、報(bào)警限設(shè)置，提供事故追憶功能。當(dāng)事故發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)產(chǎn)生報(bào)警，啟動(dòng)事故記錄，記錄報(bào)警點(diǎn)、報(bào)警事件、報(bào)警時(shí)間等關(guān)鍵信息，根據(jù)記錄的相關(guān)信息，系統(tǒng)可以進(jìn)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(quán)限的用戶可以進(jìn)行事故管理的設(shè)定、修改、取消、刪除等操作。系統(tǒng)報(bào)警功能的及時(shí)性和準(zhǔn)確性為生產(chǎn)事故提供分析和決策依據(jù)；8）系統(tǒng)管理該模塊是任何一個(gè)軟件系統(tǒng)都不可或缺的，用于維護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)管理模塊由以下幾個(gè)子模塊組成：數(shù)據(jù)字典模塊為其它模塊在數(shù)據(jù)記錄新增、修改時(shí)提供字段的輸入選擇項(xiàng)，用來(lái)規(guī)范數(shù)據(jù)錄入、加快數(shù)據(jù)錄入速度。數(shù)據(jù)字典按照企業(yè)的實(shí)際需要進(jìn)行分類管理；用戶管理模塊對(duì)系統(tǒng)的用戶和用戶組進(jìn)行管理，用戶和用戶組可根據(jù)企業(yè)的組織層次和活動(dòng)目錄用戶體系進(jìn)行建立；角色權(quán)限設(shè)置模塊在系統(tǒng)中建立起基于角色的訪問(wèn)控制機(jī)制（BRAC），使用戶在系統(tǒng)中的操作權(quán)限完全依據(jù)其關(guān)聯(lián)的角色的權(quán)限設(shè)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(jìn)行查詢或查看。當(dāng)操作特定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)將操作人員、操作時(shí)間、原值、新值等記錄下來(lái)，方便進(jìn)行數(shù)據(jù)的回溯；系統(tǒng)備份模塊可對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)及文件進(jìn)行備份。設(shè)定系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、文件的自動(dòng)備份操作的時(shí)間、存放路徑等，可自動(dòng)備份。4關(guān)鍵技術(shù)1）系統(tǒng)通用性和標(biāo)準(zhǔn)化由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備所使用的自動(dòng)化控制系統(tǒng)種類繁多，不同廠商、不同型號(hào)的控制系統(tǒng)接口類型、通信方式、通信協(xié)議、診斷方法不盡相同，嚴(yán)重影響了設(shè)備遠(yuǎn)程診斷的兼容性，為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和處理方法的統(tǒng)一，必須建立通用的診斷標(biāo)準(zhǔn)，包括診斷分析標(biāo)準(zhǔn)、通信接口標(biāo)準(zhǔn)和通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)等；2）數(shù)據(jù)壓縮與傳輸技術(shù)遠(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中需要將大量的遠(yuǎn)程設(shè)備數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。這些數(shù)據(jù)在遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的帶寬、穩(wěn)定性和可靠性要求較高，但由于設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)Internet接入條件參差不齊，有許多現(xiàn)場(chǎng)具備了專線或3G、4G無(wú)線接入條件，而仍有現(xiàn)場(chǎng)僅具備2G無(wú)線網(wǎng)絡(luò)或56KModem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(shè)備數(shù)據(jù)壓縮到最低進(jìn)行傳輸，這是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問(wèn)題；網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩赃h(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障系統(tǒng)所傳輸?shù)脑O(shè)備數(shù)據(jù)中包含遠(yuǎn)程控制指令，如果網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)陌踩缘貌坏奖Ｕ希h(yuǎn)程故障診斷處理和運(yùn)行保障將失去意義。網(wǎng)絡(luò)傳輸中信息的安全性包括完整性、保密性和可用性三個(gè)要素。信息的完整性是指存儲(chǔ)和傳輸過(guò)程中不被非法修改、破壞甚至丟失;信息的保密性是指保護(hù)信息不受非授權(quán)用戶越權(quán)使用;信息的可用性是指當(dāng)需要時(shí)能否正常存取所需信息，保障傳輸信息準(zhǔn)確無(wú)誤。通常采取的安全措施有在Internet入口處設(shè)置防火墻、對(duì)傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行加密處理等。5結(jié)束語(yǔ)本系統(tǒng)的開發(fā)與實(shí)施，提高了制造企業(yè)設(shè)備故障處理響應(yīng)速度和處理能力，并為提前感知、發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或問(wèn)題提供了可能，降低了故障停機(jī)給客戶造成的損失，提升客戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的滿