工業(yè)以太網(wǎng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用

陳 燕，馬偉娜

1中國(guó)石油華北油田公司第四采油廠；2中國(guó)石油華北油田公司第五采油廠

工業(yè)以太網(wǎng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控中的應(yīng)用

陳 燕1，馬偉娜2

1中國(guó)石油華北油田公司第四采油廠；2中國(guó)石油華北油田公司第五采油廠

隨著經(jīng)濟(jì)全球化的發(fā)展和信息技術(shù)的應(yīng)用，工業(yè)以太網(wǎng)和Internet技術(shù)的發(fā)展促使信息網(wǎng)絡(luò)化已成為企業(yè)發(fā)展的重要方面，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及，遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、監(jiān)控領(lǐng)域也帶來(lái)了技術(shù)方面的變革，工業(yè)以太網(wǎng)作為應(yīng)用最廣泛的局域網(wǎng)技術(shù)，憑借其開放性好、數(shù)據(jù)傳輸率高等方面的諸多優(yōu)勢(shì)，在遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

工業(yè)以太網(wǎng)；遠(yuǎn)程監(jiān)控

引言

現(xiàn)代的遠(yuǎn)程監(jiān)控是在線監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)在工作現(xiàn)場(chǎng)安裝各種監(jiān)控設(shè)備實(shí)現(xiàn)異地對(duì)設(shè)備的實(shí)時(shí)診斷。目前工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)是遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的主流，在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，實(shí)時(shí)控制能力、信息傳輸?shù)拇_定性和通用的操作性顯得尤為重要，工業(yè)以太網(wǎng)可以結(jié)合其他的控制網(wǎng)絡(luò)和診斷技術(shù)，完成分布數(shù)據(jù)的采集和設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)，減少人工監(jiān)控成本，技術(shù)人員無(wú)需親自到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)就可以等到設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化，體現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)操作水平。

1 、工業(yè)以太網(wǎng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的意義

計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、通信技術(shù)的迅速發(fā)展，引發(fā)了控制領(lǐng)域的深刻變革，順應(yīng)經(jīng)濟(jì)全球化發(fā)展的要求，企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程不再局限于單一的生產(chǎn)區(qū)域，Internet的發(fā)展是現(xiàn)代企業(yè)通信傳輸?shù)闹饕ǖ?，許多企業(yè)迫切需要對(duì)不同地點(diǎn)的遠(yuǎn)端設(shè)備進(jìn)行集中的控制。工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)客戶快速的對(duì)不同的數(shù)據(jù)進(jìn)行穩(wěn)定可靠的傳輸。工業(yè)以太網(wǎng)的發(fā)展正逐步改變著自動(dòng)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，形成了以網(wǎng)絡(luò)集成型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)的現(xiàn)代企業(yè)管理系統(tǒng)。其主要意義在于：

(1)技術(shù)人員可以遠(yuǎn)程操作完成對(duì)現(xiàn)在工作的監(jiān)視，進(jìn)行參數(shù)設(shè)置與調(diào)整，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理。

(2)充分利用異地資源，不同地區(qū)的工作人員可以通過(guò)共享網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，針對(duì)問(wèn)題共同分析提出相應(yīng)的對(duì)策，更好的解決工作中的問(wèn)題。

(3)加強(qiáng)了不同部門之間的合作，大型企業(yè)的一般生產(chǎn)部門分布在不同的地點(diǎn)，工業(yè)以太網(wǎng)的應(yīng)用可以是企業(yè)更好的進(jìn)行生產(chǎn)協(xié)調(diào)。

2 、工業(yè)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的主要內(nèi)容

遠(yuǎn)程監(jiān)控主要分為“監(jiān)”和“控”兩部分。其中“監(jiān)”也就是遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),可以分為兩大部分：一是對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè),二是對(duì)設(shè)備的監(jiān)測(cè)；“控”就是指遠(yuǎn)程控制,是指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)或設(shè)備進(jìn)行操作。工業(yè)以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控主要由信息管理層、過(guò)程監(jiān)控層、現(xiàn)場(chǎng)控制層3個(gè)部分構(gòu)成，通過(guò)遠(yuǎn)程客戶端對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。

2.1 信息管理層

信息管理層采用交換式以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)并通過(guò)網(wǎng)關(guān)及路由設(shè)備接入因特網(wǎng)。在該層中采用瀏覽器和服務(wù)器應(yīng)用架構(gòu)，通過(guò)服務(wù)器向遠(yuǎn)程用戶提供Web應(yīng)用，遠(yuǎn)程用戶可以通過(guò)瀏覽器從服務(wù)器得到設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，了解工作現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，并按照一定的計(jì)算方式處理這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。信息管理層中的其它主要功能還包括辦公自動(dòng)化和信息綜合處理等方面。

2.2 過(guò)程監(jiān)控層

過(guò)程監(jiān)控層中主要是通過(guò)工業(yè)交換機(jī)將信息管理層與監(jiān)控設(shè)備進(jìn)行連接，從而可以與信息管理層中主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。過(guò)程監(jiān)控層的功能主要是監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行狀況，并利用組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)軟件執(zhí)行特定的任務(wù)，同時(shí)可以將設(shè)備信息下載到現(xiàn)場(chǎng)智能輸入輸出終端上，以供技術(shù)人員調(diào)整其控制算法和參數(shù)。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)控制層

在現(xiàn)場(chǎng)控制層中，使用基于IP協(xié)議設(shè)計(jì)的嵌入式智能輸入輸出終端可以使不同的終端設(shè)備之間根據(jù)根據(jù)以太網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行相互訪問(wèn)?，F(xiàn)場(chǎng)控制層的主要功能是進(jìn)行設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備的控制。

3 、工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)遠(yuǎn)程監(jiān)控領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)

工業(yè)以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)需要在工控網(wǎng)絡(luò)和信息網(wǎng)絡(luò)集成的環(huán)境下完成同業(yè)控制系統(tǒng)的不同要求，其主要特點(diǎn)如下：

(1)實(shí)時(shí)性：真正實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程診斷和控制，信息管理層通過(guò)網(wǎng)橋連接到以太網(wǎng)，通過(guò)與Internet技術(shù)相結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)預(yù)警和診斷，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行業(yè)務(wù)處理。

(2)互操作性：信息的傳輸和控制有明確的方向性，傳感器將采集到的環(huán)境參數(shù)傳輸?shù)奖O(jiān)控中心，控制器提取中心數(shù)據(jù)在通過(guò)一定的算法傳輸給給執(zhí)行設(shè)備，執(zhí)行設(shè)備根據(jù)控制信息來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的控制，工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)又可以相對(duì)輕松的實(shí)現(xiàn)不同地點(diǎn)對(duì)不同工業(yè)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

(3)高效性：基于工業(yè)以太網(wǎng)的控制系統(tǒng)，成本低廉，傳輸速度高，布線簡(jiǎn)單，易于調(diào)試和排障，具有高度的靈活性和簡(jiǎn)單性，可以實(shí)現(xiàn)信息的快速采集與綜合處理，大大的降低生產(chǎn)成本，有效的提高設(shè)備的生產(chǎn)效率。

4 、工業(yè)以太網(wǎng)在遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)

遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)大致經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：?jiǎn)螜C(jī)式監(jiān)控系統(tǒng)，即使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控；集中式監(jiān)控系統(tǒng)，即由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制多臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)設(shè)備實(shí)施監(jiān)控；分布式的監(jiān)控系統(tǒng)，即對(duì)設(shè)備進(jìn)行分散控制，但是通過(guò)Internet進(jìn)行遠(yuǎn)程的集中管理，工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE 802.3(Ethernet)的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)，是一種基本的局域網(wǎng)介質(zhì)接入技術(shù)，以太網(wǎng)在控制領(lǐng)域主要應(yīng)用在煤炭、石油化工、電力、冶金、化工等行業(yè)，而且逐步成為控制領(lǐng)域的主流技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)

隨著工業(yè)規(guī)模發(fā)展的不斷壯大，生產(chǎn)企業(yè)的分布越來(lái)越分散，傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控已無(wú)法適應(yīng)工業(yè)信息化的要求，基于工業(yè)以太網(wǎng)的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)在企業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。以太網(wǎng)的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)信息的高速采集與綜合處理，提高管理水平，實(shí)現(xiàn)減員增效，將成為遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。

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