基于PLC的遠程監控及故障診斷

莫宗瑜 遼寧錦州渤海大學工學院

基于PLC的遠程監控及故障診斷

莫宗瑜 遼寧錦州渤海大學工學院

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

PLC 遠程監控 故障診斷

這些年以來監控以及故障診斷的技術在國外得到了很大的發展，同時故障診斷在確保設備安全以及設備質量方面有著重大的作用。隨著計算機技術以及網絡技術的飛速發展，實現遠程監控以及故障診斷取得了很大的成就。這給傳統的設備新的定義。專家接收來自設備以及運行狀態的相關數據，從而得到相應的診斷結果，進而完成了數據傳遞的實現。

PLC（可編程序控制器）在這些年發展飛速，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，所用到的技術具體包括了自動化技術，微機技術以及通信技術等等。隨著現今社會實現經濟全球化，以及電子信息技術的飛速發展，設備制造企業在產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品牌價值的好壞是評判現今設備售后的服務水平的標準。所以，在設備制造企業看來，企業除了要實現技術的突破以外，還需要不斷地開拓新的市場，從而讓最新的產品可以迅速地適應，同時需要確保產品的質量是優異的，同時在產品的服役過程中需要給予全方位甚至全周期的服務，能夠對產品完成全周期的保修。在這種趨勢實現設備制造企業可以成功地實現轉型，這可以說挑戰也可以說是機遇。在這種環境下，就需要將更多的故障診斷模塊以及遠程監控模塊加入到產品的設計初期，同時借助網絡的相關技術對實現遠程數據監控設備以及實現數據的采集工作。經過遠程監控以及對故障進行診斷后，能夠實現設備制造企業中所投入的維護成本，另外一方面還可以將設備企業中的生產率提高，從而快速地找到問題，并且解決問題。

1 遠程監控與診斷系統的系統構成

遠程監控以及對系統的故障進行診斷，所依賴的技術會死計算機通信技術，數據傳輸過程中的特點是實現信號的轉換以及信號的處理，在將數據從網絡端傳送到遠程控制端的時候，數據的分析工作實施交給遠程工程師完成的，另外還會對數據做個簡要的評估，根據所制定的標準完成具體的操作從而將相應的診斷結果發送給現場的生產員工，進而保證整個設備可以完成遠程監控以及故障診斷。現今，目前的工業系統正在朝著集成、自動化發展，目的是為了擴大規模，提高效率。所以針對遠程監控以及故障的診斷，人們有了更高的需求。

1.1 可靠性

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

1.2 智能化

實現智能化是現今實現設備集成以及實現自動化的一種重大的發展趨勢，通過監控以及診斷系統可以及時檢測在設備的生產過程中所產生的異常以及故障，并且對故障進行分析。所以，監控以及診斷系統所應用的技術是人工智能技術以及通信技術，由于這些技術從而確保了設備可以正常運行。

1.3 實時性

實時性因為現今設備在工作過程中所體現出來的連續性，通過監控以及診斷后可以對設備的狀態進行監控，此外還可以對環境變量以及變量的變化進行監控。

2 基于PLC的遠程監控的診斷系統的工作原理

該系統的基本原理是通過遠程的通信網絡實現的，當異地微機接收到了PLC的監控數據的時候，工程師就能夠進行分析與診斷。通過Modem的方式將PLC接入到網絡中，接著借助PLC從而實現和上位機的相互連接。

如果發現所監控的微機和PLC之間的距離是很短的時候，能夠根據RS-232以及RS-422從而完成鏈接。當超過了一定的距離的時候，數據的傳輸就通過通信布線實現。現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PLC的邏輯功能以及運算功能，從而對狀態數據進行監控，并且對比分析數據之間的差異，如果該差異是大于系統所設置的范圍，那么就會出現警告的信息。所以故障診斷的主要功能涉及到了數據的判斷，檢測以及數據的輸出等等。所以在PLC的控制系統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。

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

4 遠程監控的設計

圖1 系統遠程監控的硬件結構圖

遠程監控的硬件圖如圖1所示。本系統的功能主要包括了幾個部分，分別是系統的通信、數據的顯示、故障的診斷以及數據的控制部分等。

4.1 通信連接

通信連接的目的是實現上位機和下位機的連接操作。因為通過以太網從而完成計算機和遠程監控計算機的連接。在操作的執行過程中，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。數據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 數據顯示

數據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。另外刷新的頻率是3s一次。

4.3 TCP/IP協議的概述

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 故障診斷專家系統的設計

該部分主要是介紹了基于PLC的實時控制系統，系統的完成不需要其他的設備的支持，通過PLC的邏輯運算，以及數據的處理從而診斷模擬信號以及數字信號。具體的實現過程，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的采集工作，通過對這些數據的采集，同時根據相關專家的經驗，分析判斷電路的狀態，對故障的原因進行確定以及相應地調整。串行通訊所采集到的狀態數據，完成人機交互的界面，以及分析數據和顯示數據。整個系統故障診斷可以分為2個部分：數據采集工作的完成以及故障的診斷工作。

系統的結構圖如圖3示。

圖3 系統的結構圖

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生部分，以及電氣的關鍵部分。所謂的專家系統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。由于該專家系統的特點是經驗性以及復雜性，在診斷系統中應用該系統，可以提高準確性以及高效性。

結語：現今很多的PLC遠程監控以及故障診斷技術在很多的企業中都得到了廣泛的應用，同時很多的人逐漸重視起遠程監控以及故障診斷。這對于制造業而言有著重大的影響作用。本文針對工業領域中的遠程監控系統進行了論述，介紹了系統的組成原理，系統的硬件設計以及系統軟件設計，同時給出了相應的結構圖。

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