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设备远程监控系统
 

随着以互联网为代表的信息技术的广泛应用，不同国家的厂商可同时得到买卖的信息，地域不再是影响企业竞争的重要因素，一个企业不再仅仅是一个地区的企业，一个国家的企业，而是一个企业。这样就产生如下的需求：一个企业中的设备可能和异地企业的设备组成制造系统，或者由异地企业来控制管理，所以研究设备的远程监控是实现制造的重要课题。

1、远程监控的方式

实现制造不但要进行企业间管理信息层面的连接，有时还需要对远程设备进行监控，信息的交换深入到设备层面，从而实现企业内部和企业之间融合。远程设备监控包括设备的远程数据采集、设备控制系统的远程调试和配置、设备的远程控制和设备的远程维护。实现设备远程监控不同于设备的本地控制，必须研究对不同设备控制的程度和深度。本文从控制方式上将远程监控进行如下的分类。

（1）保持型的远程监控方式不断提高设备本身智能化水平，提高设备对突发事件的应对能力和系统的鲁棒性，远程监控仅仅向设备控制系统发出控制命令，而由设备自主的完成这个命令，监控设备只对设备进行监视，在必要时对设备进行干预。这样就要求设备不断向远程监控系统发送设备运行信息，远程监控系统保持对设备的监控能力。这样远程监控系统必须维持和设备建立起来的通讯连接，信息的传输允许有一定的滞后，总的滞后时间T=Tp+Ts+Tr+Tc，其中Tp为指令执行时间，Ts为指令发送时间，Tr为反馈数据通讯时间，Te为系统初始化时间。因为现场设备有一定的智能，有能力处理现场的意外事件，防止事故和故障的进一步扩展。在事故发生时可及时处理，或暂停任务，等待远程监控系统的解决方法。这种模式可实现远程设备的无人控制，可应用于危险环境和人力不能到达的地方等。图1为这种方式的示意图。
（2）完成型的远程监控方式远程监控系统仅仅向设备控制系统发出控制命令，而由设备自主的完成这个命令，远程监控系统不对设备的具体实现过程进行监控，设备完成任务后向远程监控系统报告。设备的操作控制*由本地进行，设备在本地操作人员的监控下完成加工任务。
（3）*型的远程监控方式设备的本地控制系统仅仅控制设备的执行机构，全部的操作控制由远程监控系统完成。这种方式设备的控制系统和设备是分离的，而在设备控制系统内信号的传递速度要求很高，控制系统能够立刻对现场进行反应，要求通讯线路高速可靠。这种控制方式用在一些特殊的行业。
（4）人机交互式远程监控方式设备在本地操作人员和远程监控系统的协同控制下工作，往往在远程监控系统的指挥下工作，由本地操作人员对设备进行控制和维护工作。在任务的执行过程中，可随时建立连接，进行设备之间和人员之间的交互，设备的状态信息可随时在远程监控端采集。

2、远程监控的软硬件基础

远程设备监控是设备控制技术和通讯技术相结合的产物，远程设备的监控一般都是在异地*参与下进行的，所以现场的视频信息相当重要，操作人员通过对现场设备的视频图象的监视，决定下一步采取的措施。所以视频图象在某些远程监控应用中起很重要的作用，而图象信息量特别大，对通讯电路有一定的要求，一般采用将视频音频信号和数据信号分开传递，他们占用不同的通道、波段或频段。由于Internet网的可靠性和传输效率存在问题，目前远程设备的监控主要采用点对点直接相连，如采用ISDN方式，ISDN的2B通道用来传递视频和音频信号，D通道用来传递数据信息。将来随着Internet网络的带宽和可靠性的增加，基于Internet网的远程监控系统更具有发展前景。
探讨网络通讯不得不谈到通讯协议和通讯连接技术，表1表示了目前常用的通讯连接技术、协议标准和软件平台。

基于PC机的远程控制软件发展很迅速，在进入WIN95/98/NT时代之后，图形化的界面成为人机界面的主导方式。远程控制软件可在控制端的控制窗口显示被控端的桌面，所有的操作控制都形同本机一样，所有的操作命令都由远程控制软件传递至被控端，在被控端运行，将被控端的桌面图案实时地返回到控制端的控制窗口中。这样的软件有许多种，如Symantec公司的PcAnywhere32 9.0、Stac公司的ReachOut Enterprise 8和Core公司的CoSession32 8.0他们都支持局域网和电信网的连接，有密码保护和权限设置功能。微软的Netmeeting视频会议系统也增加了远程控制功能，这些软件都可直接应用在PC机控制的设备的远程监控中。但作为一个完整统一的系统，为了方便用户的使用，应采用软件供应商提供的组件，构建自己的统一的系统界面。
 

3、远程监控的设备接入技术

远程设备监控的另一个难点是如何和现场设备控制系统进行通讯？设备的控制系统种类繁多，不同厂家都有自己的控制方式，而且以前出厂没有联网能力的设备仍然在大量使用。针对这种情况可采用①对现场设备进行接口改造，通过PC机完成对现场信息的提取以及对设备的控制，然后通过PC机联网进行通讯。②许多设备带有RS-232接口或其他串并行接口，将这些接口和PC机连接，实现设备的联网。图2表示了这两种方法。
远程设备监控一般采用点对点的方式，也可采用一对多或多对一的结构，如图3。如同多点视频会议系统一样，多点远程设备监控增加了系统的复杂程度，但在某些场合这样的应用又是必须的。目前采用的远程设备监控软硬件不支持同时的多点连接，但可采用数据循环采集的思想，宏观上保持多点连接，微观上同时只有点对点的连接，一个点的采制完成后，再转向下一个点进行连接。一对多的连接方式通常用在异地制造中对设备状态的监控，处在不同地方的设备由负责制造协调的盟员进行调度，安排加工任务，并监测执行的状态。多对一的方式一般用在*会诊，对设备故障的排除，要求设备方的远程监控管理能够协调远程设备监控主要的应用于①设备的远程调试和配置：设备到位后，需要安装调试。如果建立远程设备监控系统，制造商或供应商就可通过视频图象，对现场的安装和调试工作进行指导，进一步可和现场设备连接，直接对设备进行系统数据配置、调试操作，通过对现场设备运行数据的采集，通过通讯网络连接到制造商或供应商专有仪器上，由*进行会诊和判断，得出系统的优化参数，然后对设备进行优化配置，保证设备正常进入生产环节。②设备的远程数据采集和控制：通过对现场设备的视频和运行状态信息的，得到设备的实际状态，远程监控系统就可对现场设备进行控制。③设备的远程诊断和维修。

4、实际应用系统

MAHO加工中心是国内使用较多的一种数控机床，它的控制系统采用Philips532，数控功能丰富。对数控机床这种有代表性的设备进行远程监控，是实现网络化制造的重要保证。向大多数数控系统一样，Philips532数控系统也没有联网能力，需要增加一PC机作为和局域网连接的中介。 Philips532数控系统带有很强的DNC功能，它通过Philips公司的控制网络协议ISV和PC机进行数据的交换，PC机通过RS-232接口和数控机床相连，在PC机上开发相应的软件实现要求的功能，图4为系统示意图。

现场监控计算机通过的DNC方式对机床进行实时监控，定时采样机床正在执行的零件加工程序名和正在加工的程序段，机床的进给速度、主轴速度以及他们的倍率，对机床的状态信息进行，如机床所处的工作状态、报警信息等。将这些信息存在本地计算机的数据库中。系统还实现了数控程序的相互传递，通过PC即可起动机床进行加工或停止加工。并且在计算机上安装视频会议软硬件，本系统采用Netumting作为视频会议软件，硬件采用USB接口的摄像头直接和PC机相连，麦克风和耳机通过声卡和PC机相连，组成系统的视频会议系统，监测装置可通过I/O和模拟量采样卡送入计算机，这样组成对数控机床本地监控系统。
远程监控系统通过点对点的方式直接通过ISDN方式和本地监控计算机进行通讯，在两端都起动Netmeeting软件后，可由一方作为会议主持另一方作为参加者进行视频会议，通过Netmeeting的chat、whiteboard等功能进行常规的视频会议，相互传递文件、数据和图像。而其中重要的是通过远程桌面共享，远程端就可实现对现场计算机的全面控制，进而实现对数控机床的监控，远程端通过起动现场计算机中的监控程序完成对数控机床的全面监控。

系统集成化

用户设备的竞争力和生产力直接依赖于为机器选择的自动化程度。

我们的是通过提供从小规模机器到大规模装置的全集成方案帮助你选择适合应用的系统。我们的系统是利用标准产品和工业**的扩展产品实现的。

我们的标准产品

各种机器的控制系统

模块化 SIMATIC S7-300 控制系统和 SIMATIC M7-300 自动化计算机为中低档应用提供可信赖的控制性能。对于高档性能的任务，紧凑式 SIMATIC S7-400 和 SIMATIC M7-400 自动化系统是你的较佳选择。FM 功能模块方便快速地执行象凸轮控制，定位和闭环控制等工艺任务。

已经证实的 SINUMERIK 控制器用于数字控制应用。

保证无间断操作：用于工艺规程所有阶段的软件

SIMATIC 软件为项目的所有阶段提供便利的功能：计划、组态、硬件参数赋值和通信；编写程序和文件编制；测试，开始维护；过程控制和存档。该软件支持不同工人在同一项目上的劳动力和并行操作分工。

可靠的总线系统

为了使你的机器有较好的性能，你需要贯通自动化元件一侧与另一侧生产管理系统之间的通信。可靠的总线系统如 PROFIBUS-DP，PROFIBUS-FMS 和 AS 接口使所有元件之间的数据交换**无缺。你可以节省昂贵的布线，也可以在将来无缝地扩展整套装置。

模块化过程可视化

为了便于操作员控制和监视，我们的系统实现了人机界面。包括带 Pro Tool　组态软件的紧凑式完整系列 SIMATIC HMI 操作面板和带 WinCC 的基于 PC 的可视化系统。我们的可视化系统是以运行在 Windows 95 和 windows NT 上的较新技术为基础的。

变频器和电机

为了使机器正常工作，就需要精确控制的驱动装置。为伺服驱动装置设计的 SIMODRIVE 系统和为异步电动机设计的 SIMOVERT MASTERDRIVES 系统可在较小的空间里，用较佳的电机连接保证较高的动态响应。

我们的工业**扩展产品

控制系统

在标准系统不能完全满足需求的情况下，我们开发了工业**的扩展产品，如特殊功能模块（如 CM35 计数器模块）或完整控制系统（如 SITEX CK 园形编织机）。

软件和工程工具

为了节约工程成本并包含特殊功能，我们为挑选的功能（如塑料加工机械）开发了软件模块。这些模块以程序库的形式提供，可用现代化工具如 STEP 7 CFC 高效地集成在各种应程序用中。

过程可视化

我们通过以硬件（如 SIJECT OP37）和软件实现的工业**产品变型来满足特别的过程可视化需求。可实现特殊的布局以定制你的应用，例如，可以定制操作面板上的保护薄膜或 WinCC 用户接口。

智能驱动装置

为了充分降低控制系统的软件成本和替代机器上昂贵的精密机械元件，我们正在追随智能驱动装置的趋势。象轴或角的同步这样复杂的功能和其它特殊应用控制任务，由我们的运动控制工艺软件来实现。

这些软件模块合在一起能简单地完成用于复杂驱动任务（如电动变速箱）的机器**应用程序。这些应用程序将运行在集中式 SIMATIC M7-300 自动化计算机上或分布式配置的驱动装置（SIMOVERT MASTERDRIVES MC）上。