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關鍵詞：無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現方式操作系統(tǒng)選擇無線通信網
無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)是在傳統(tǒng)監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，結合當前無線通信技術和信息處理技術而發(fā)展起來的新型測控系統(tǒng)。
一般而言，現有的無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)，大都符合“控制中心—監(jiān)測站”的構建模式?？刂浦行氖钦麄€系統(tǒng)運作的核心，負責收集各監(jiān)測站上傳的監(jiān)測信息，發(fā)送各種操作命令以控制監(jiān)測站的行業(yè)。監(jiān)測站被布放于遠離控制中心的各監(jiān)測點處，負責完成信息的采集和響應控制中心發(fā)出的控制命令?？刂浦行目捎闷胀ㄎC、工作站或工控機實現，軟件開發(fā)可靠基于現有的Windows或Unix操作系統(tǒng)。監(jiān)測站的設計實現可根據不同的應用目的和應用環(huán)境，采用特定的技術形式，比如單片機、DSP或者IntelX86系列的微處理器等。無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的組網方式也很靈活，可利用現有的無線通信網，如GSM/GPRS網絡，CDMA移動網絡等，也可單獨搭建專門的無線局域網。下面系統(tǒng)地討論無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計開發(fā)時涉及到的一些核心技術，主要包括三個方面：監(jiān)測站的設計開發(fā)、無線網絡的組建和控制中心的軟件設計。
1監(jiān)測站的設計實現
監(jiān)測站的設計與實現是整個無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)研制開發(fā)的重點，監(jiān)測站對信息數據處理的能力和精度將影響整個系統(tǒng)的最終性能。在整個開發(fā)過程中，監(jiān)測站的設計是工作量最大、所需時間最長的一部分。監(jiān)測站處于工作現場，只完成數據的采集、處理和控制，任務相對單一、固定，無須用詙大的臺式機來完成；考慮到節(jié)能和布放方便，監(jiān)測站多為嵌入式系統(tǒng)。根據整個無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)所要實現的功能，和對數據處理與對傳感器控制能力的要求，監(jiān)測站設計的復雜程度和采用的具體技術是不一樣的。
1.1基于單片機的設計實現方式
采用單片機是大多數嵌入式系統(tǒng)設計時的首選方案。由于在片上集成有豐富的外設，具有良好的控制能力，單片機天生就是為嵌放式系統(tǒng)度身定做的，在嵌入式市場上占據了最大的份額。
基于單片機的設計方案一般適用于對數據處理要求不高，運算量不大的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。根據需要，單片機可以選用較為低端的4位機或8位機，如8051等，也可選用功能較強的專用芯片，如MSP430FE42X系列。單片機主要用于監(jiān)測站端的系統(tǒng)控制。片外存儲器一般為RAM、EEPROM和Flash等存儲器；I/O設備一般為鍵盤、LCD等供設計調試用的人機交互接口；傳感器一般為話筒、攝像頭、揚聲器和伺服馬達一類的設備。無線通信接口實現相對較為復雜。編解碼器是可取舍的，對于低速率數據一般沒有必要。根據系統(tǒng)的處理任務和信息的類別，編解碼器可選用不同的芯生，如CMX639（用于音頻）或LD9320等，也可用編程邏輯器件實現。監(jiān)測站軟件可直接通過C或匯編語言實現，也可在實時操作系統(tǒng)上開發(fā)應用軟件。對于低檔的4位或8位單片機，控制能力較低，系統(tǒng)簡單，一般采用直接編寫控制程序的方法。對于功能較強大，各設備間交互復雜的系統(tǒng)而言，大多數是利用操作系統(tǒng)來進行任務管理、設備交互，應用軟件只是完成上層的數據處理等工作。
1.2基于DSP的設計實現方式
眾所周知，DSP的數字處理方面能力較強，技術已經很成熟，能處理各種運算的通用、專用芯片也很多。以DSP為核心設計開發(fā)的監(jiān)測站，可以完成高速率數據處理，保證系統(tǒng)實時性方面的要求。
這類設計方案一般適用于數據處理運算量比較大，實時性要求高而對控制能力要求相對較低的監(jiān)控系統(tǒng)。與以單片機為基礎的監(jiān)控系統(tǒng)不同的是，DSP除了作控制器以外，還可兼作數據計算、編/解碼之用。對于較復雜的編/解碼以及壓縮解壓運算（比如對圖像視頻數據的處理等）是否仍由DSP完成，須綜合考慮。若DSP在系統(tǒng)控制和實現傳輸協(xié)議方面負擔太重，則這部分運算需要由專門的處理芯片完成；若系統(tǒng)控制和傳輸協(xié)議較簡單，或根本沒有到上層協(xié)議棧，則這部分復雜的運算可由DSP完成。
1.3基于MCU+DSP的設計實現方式
顯然，這種設計方式吸取了單片機和DSP各自的優(yōu)點：單片機的特點決定其擅長于控制，DSP的內部結構保證較強的數據處理能力。兩者的組合可實現一些相當復雜的系統(tǒng)功能，但由于系統(tǒng)中采用了兩個處理器，其間的信息交互是設計這類監(jiān)測站時須著重考慮的問題。只有單片機和DSP之間較好地協(xié)同工作，才能充分發(fā)揮各自的優(yōu)點；否則，由于兩者間的協(xié)調而耗費了大量資源，整體性能未必高于采用單一處理器的系統(tǒng)。實現單片機和DSP間通信協(xié)調的常用方法是采用雙口RAM。
目前，有些DSP或單片機廠家為了擴大芯片的適用范圍，在原有基礎上進行擴展，相互間容入了對方的特點，使同一芯片在數據處理和控制方面同時具有較好的性能。比如Microchip公司推出的dsPIC，使客戶能方便地將單片機的功能轉移到DSP上，目前推出的產品有dsPIC30FXXX系列。由于DSP和MCU兩個功能模塊在同一芯片內實現，提高了系統(tǒng)的可靠性、降低了監(jiān)測站的設計難度并節(jié)省印制板空間。這類芯片得到廣大用戶的青睞。
1.4基于MPU的設計實現方式
設計嵌入式產品的另一可選方案是采用基于微處理器的設計方式。與工業(yè)控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高等優(yōu)點；同時，在該領域技術成熟、產品類型多、選擇空間大，滿足各種性能需求的處理器比較容易獲得。隨著采用RISC體系的高性能MPU（比如采用ARM構架的處理器芯片等）的出現，MPU在嵌入式領域中的地位經久不衰；但是，由于在設計監(jiān)測站時，電路板上必須包括ROM、RAM、Flash、總線接口和各種外設等器件，系統(tǒng)的可靠性將有所下降，技術保密性差，實現難度也較大。
1.5實時操作系統(tǒng)選擇和嵌入式實時軟件開發(fā)
目前已有的實時操作系統(tǒng)（RTOS）種類繁多，軟件結構各異，可適用于復雜程度不同的各種環(huán)境，包括循環(huán)查詢系統(tǒng)、前后臺系統(tǒng)、實時多任務系統(tǒng)和多處理機系統(tǒng)等。具體實例有VxWorks、pSOS、QNX、PalmOS、WindowsCE、lynxOS和嵌入式Linux等。選擇適合監(jiān)測站乃至整個無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的RTOS的重要性是不言而喻的，它可能關系到整個系統(tǒng)研制的成敗。選擇過程雜而又需要耐心：要了解各RTOS的特點和適用范圍，比較其間的區(qū)別，才能找到最為合適的一種。選擇比較時，需要考慮的因素主要有：
①RTOS能否支持在項目中使用的語言和微處理器；
②RTOS能否與ICE、編譯器、匯編器、連接器及源代碼調制器共同工作；
③RTOS是否支持設計中要用到的服務，如消息隊列、定時和信號量等；
④RTOS能否達到應用產品的性能需求，比如實時性需求；
⑤能否獲得產品開發(fā)時必要的組件，比如協(xié)議棧、能信服務、實時數據庫、Web服務等；
⑥RTOS是否能為公開出售的硬件提供設備驅動程序；
⑦使用RTOS是否免費；
⑧能否獲得目標代碼；
⑨獲得的技術支持有多少；
⑩對于需要授權的RTOS，授權方式是怎樣的。
嵌入式實時軟件的開發(fā)與傳統(tǒng)軟件的開發(fā)有許多相似之處，繼承了許多傳統(tǒng)軟件的開發(fā)習慣；但由于嵌入式實時軟件的功能和運行環(huán)境特殊，決定其與傳統(tǒng)軟件的開發(fā)有所區(qū)別。嵌入式實時軟件的開發(fā)使用交叉開發(fā)方式。所謂交叉開發(fā)是指，程序代碼的實現、編譯和連接的環(huán)境與對其進行調試和運行的環(huán)境不同。前者基于普通微機平臺，后者則基于嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺。調試過程多是在有通信連接的宿主機與目標機的配合下進行的，開發(fā)完成后需要進行固化和固化測試。另外，開發(fā)過程還需要相應的開發(fā)工具，包括交叉編譯器、交叉調試器和一些仿真軟件。嵌入式應用系統(tǒng)以任務為基本執(zhí)行單元，用多個并發(fā)的任務代替通用軟件的多個模塊，并定義了應用軟件任務間的接口。由于整個無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實時性能受RTOS和應用軟件的影響，所以，在軟件的需求分析階段就充分考慮其實時性要求。再加之嵌入式應用軟件對穩(wěn)定性、可靠性、抗干擾等性能的要求都比較嚴格，所以嵌入式實時軟件的開發(fā)難度較大。
2無線通信的設計實現
無線通信的設計相對于監(jiān)測站而言較簡單，有許多現有的產品和通信系統(tǒng)可以利用，重點只是在于從多種實現方式中作出最優(yōu)的選擇。
常用的實現方式有：利用現有的通信網絡（GSM/GPRS、CDMA移動網等）和相應的無線通信產品；通過無線收發(fā)設備，如無線Modem，無線網橋等專門的無線局域網；利用收發(fā)集成芯片在監(jiān)測站端實現電路板級與監(jiān)控中心的無線通信。
2.1利用現有網絡實現監(jiān)測站與監(jiān)控中心的無線通信
現有的通信網絡較多，按業(yè)務建網是3G以前通信網絡的特點，無線網絡也不例外。設計無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以借用的無線網絡主要有：全球數字移動電話系統(tǒng)（GSM）、通用分組無線業(yè)務（GPRS）、采用碼分多址（CDMA）技術的移動網、蜂窩式數字分組數據（CDPD）系統(tǒng)。
GSM（GlobemSystemforMobile）是全球最主要的2G標準，能夠在低服務成本、低終端成本條件下提供較高的通信質量。就其業(yè)務而言，GSM是一個能夠提供多種業(yè)務的移動ISDN（IntegratedServicesDigitalNetwork，綜合業(yè)務數字網絡）。
GPRS（GeneralPacketPacketRadioService）在現有的GSM網絡基礎上增加一些硬件設備和軟件升級，形成一個新的網絡邏輯實體。它以分組交換技術為基礎，采用IP數據網絡協(xié)議，提高了現有的GSM網的數據業(yè)務傳輸速率，最高可達170kb/s。GPRS把分組交換技術引入現有GSM系統(tǒng)，使得移動通信和數據網絡合二為一，具有“極速傳送”、“永遠在線”、“價格實惠”等特點。
CDMA（CodeDivisionMultipleAccess）網絡采用擴展頻譜技術，使用多種分集接收方式，使其具有容量大、通信質量好、保密性高和抗干擾能力強等特點。
CDPD（CellularDigitalData）無線移動數據通信基于數字分組數據通信技術，以蜂窩移動通信為組網形式，是數據朎與移動通信的結合物。這種通信方式基于TCP/IP，系統(tǒng)結構為開放式，提供同層網絡無縫連接和多協(xié)議網絡服務。CDPD網絡具有速度快、數據安全性高等特點，可與公用有線數據網絡互聯互通，非常適合傳輸實時、突發(fā)性和在線數據。
對使監(jiān)控中心與監(jiān)測站間的無線通信能利用現有的網絡，對于特定的無線網需用相應的接入設備。這類設備市面上有現成的產品可供選擇。接入GSM網絡的通信模塊有西門子的SIEMENSTC35i，接入GPRS可用西門子的MC35GPRS模塊，接入CDMA網絡的有華立H110CDMA模塊和AnyDATA公司的CDMAModem(DTS-800/1800)，遵循CDPD方式的無線調制解調器（Modem）有OmniSky和NovatelMinstrel。
利用現有的網絡組建無線遠程監(jiān)控系統(tǒng)，網絡連接如圖1所示。其中無線接入模塊產品一般都提供有RS232作為外通信接口，有些天線是內置的。利用現有的網絡覆蓋面廣和可漫游等特點，使監(jiān)測站和控制中心的位置不受距離的限制；但由于利用公網，安全性會有所降低。
2.2通過專用無線收發(fā)設備建立無線局域網
這種設計實現方式結構簡單，且無須向網絡運營商付費；利用專網，安全性高。無線傳輸以微波作傳輸媒體，根據調制方式的不同，可分為擴展頻譜方式和窄帶調制方式兩種。擴展頻譜方式系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性高，對其它電子設備的干擾小。窄帶調制方式占用頻帶少，頻帶利用率高；通常選擇專用頻段，需要申請；相鄰頻道間影響大，通信質量、通信可靠性無法保障。
采用專用無線收發(fā)設備建立無線局域網的拓撲結構如圖2所示。無線收發(fā)設備包括無線Modem和無線網橋等。無線Modem與監(jiān)測站和控制中心之間采用RS232通信。若采用網橋為網絡組建設備，網絡拓撲結構將更為靈活，如圖3所示。其中在無線網兩端的有線網絡是可取舍的，可以是以太網、令牌環(huán)網或點對點網絡等本地局域網。也可以城域網，甚至是因特網，但使用公網時須考慮安全性和費用問題。
2.3利用收發(fā)集成芯片在監(jiān)測站端實現的無線通信
前兩種組網方式的一個特點是采用現有的網絡系統(tǒng)和產品，無線通信部分不須專門開發(fā)，實現較為容易。但由于所購買的產品均是獨立器件，使整個系統(tǒng)特別是監(jiān)測站一端結構復雜、體積龐大，往往在系統(tǒng)推廣時會帶來不利，且外購產品會增加系統(tǒng)的成本。若能將外購產品的功能與監(jiān)測站集成在一起，在電路板級實現，將可以避免上述不利因素；但這會增加系統(tǒng)開發(fā)的難度，延長研制周期。須權衡利弊，根據項目組的開發(fā)實力和系統(tǒng)生命周期作最有利的選擇。
采用此方法設計監(jiān)測站需要實現的部分只是圖1、2和3中的無線通信接口（可參看本文的網絡版全文）。這部分的硬件實時框圖以及處理器、存儲器的關系大致如圖4所示。各個子模塊都有多種芯片可供選擇，比如射頻前端可用ML2751和RTF6900，實現調制/解調的有ML2722，擴頻、解擴可用LD9002DX2和Stel-2000A等。
3控制中心的設計實現
控制中心的設計相對于監(jiān)測站的設計開發(fā)來講較為簡單，硬件設計少，除了普通微機（或工作站、工控機）外，還需要網絡接入設備（若無線通信采用自行設計的模塊實現，則須開發(fā)專用的無線網卡插入微機主板的預留總線插槽中）?？刂浦行牡脑O計開發(fā)主要集中在應用軟件的設計開發(fā)上，一般是基于Windows和Unix等常用操作系統(tǒng)的。當前用于此類軟件開始、調試的工具較多，且功能強大，給控制中心軟件的設計帶來便利。
關鍵詞:電廠安全生產;遠程監(jiān)控;自動控制;遠程監(jiān)控
中圖分類號:TM764
文獻標識碼:A
文章編號:1009-2374(2009)19-0033-02
隨著計算機技術、控制技術、通信技術、網絡技術等的快速發(fā)展,逐漸形成了工業(yè)控制的數字化、智能化與網絡化,使計算機控制系統(tǒng)逐步從集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System,DCS)走向以現場總線為基礎的分布式現場總線控制系統(tǒng)(Fieldbus Control System,FCS)。FCS是集當今計算機技術、網絡通信技術和自動控制技術為一體的當代最先進的數字化網絡計算機控制技術,是一種全分散、全數字、全開放的控制系統(tǒng),是自動控制技術發(fā)展的焦點和熱點,被譽為工業(yè)自動化領域具有革命性的新技術。
目前全國很多電廠都在實施生產系統(tǒng)的遠程自動化控制改造,采用FCS技術構建環(huán)繞全電廠的安全生產遠程監(jiān)控系統(tǒng)是必然趨勢,因此,本論文將主要針對電廠內安全生產遠程監(jiān)控系統(tǒng)的構建進行分析,以期和同行共同討論。
一、基于CSS架構的遠程監(jiān)控系統(tǒng)設計
(一)系統(tǒng)的架構模式選擇
按照系統(tǒng)終端情況的不同,可將該數據采集監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)模式總的分為B/S(瀏覽器/服務器)和C/S(客戶端/服務器)兩種結構模式。B/S結構的系統(tǒng)以服務器為核心,程序處理和數據存儲基本上都在服務器端完成,用戶使用IE瀏覽器就可以進行事務處理。C/S結構的系統(tǒng)以服務器作為數據處理和存儲平臺,用戶在終端安裝特定的程序來進行事務處理,然后再將數據傳遞到服務器端。
結合上述分析,本論文采用C/S/S模式結構。C/S/S模式也叫客戶/應用服務器/數據庫服務器結構Client/Application Server/Database Server(C/S/S)模式,是從C/S模式發(fā)展而來的。這種模式中的三層架構“分工”明確。客戶端負責程序的應用和數據的讀取、分析等前臺操作,應用服務器存放并運行信息系統(tǒng)的業(yè)務邏輯,數據庫服務器存放并管理信息系統(tǒng)的數據。由于在客戶端和數據庫服務器之間使用了應用服務器來處理業(yè)務邏輯,大大減輕了數據庫服務器的壓力,極大地提高了系統(tǒng)的并發(fā)處理能力;另外,由于用戶的請求是發(fā)向應用服務器而不是數據庫服務器,使得數據的安全性大大提高,數據庫服務器的主要職責由應付客戶端的數據請求,也為了實現數據的網絡共享,故這種結構非常適合實時響應性、安全性、數據吞吐率等性能要求較高的系統(tǒng),同時它也繼承了C/S結構的優(yōu)點,目前這種方式是最可靠、最能完美體現電廠大范圍內的遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制特點及要求。
(二)系統(tǒng)層次結構設計
1.上位機系統(tǒng)層次分析。電廠安全生產遠程監(jiān)控系統(tǒng)采用三層C/S/S體系結構,使得用戶只需要通過客戶端即可輕松完成和實現豐富的信息管理等多種功能,整個上位機系統(tǒng)由客戶端應用程序、應用程序服務器和數據庫服務器三個層次構成,其中客戶端應用程序主要完成對電廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)的信息管理及控制等操作;應用程序服務器主要集成對全電廠安全生產管理系統(tǒng)的控制、管理程序;數據庫服務器主要是用于存儲電廠安全監(jiān)控系統(tǒng)的生產、監(jiān)測監(jiān)控數據,以備查用。
2.下位機系統(tǒng)層次分析。既然要實現全電廠安全生產的遠程監(jiān)控,就必須要借助網絡層實現對底層電廠生產設備、生產過程的遠程監(jiān)測監(jiān)控,如對鍋爐設備、水輪發(fā)電機組等生產設備的遠程監(jiān)測及監(jiān)控,因此對于下位機系統(tǒng)的層次構成,主要是由傳感采集設備(即傳感器)完成對生產設備的特征數據的采集,通過數據采集卡加載網絡通信模塊完成數據的網絡遠程傳輸,傳輸到上位機系統(tǒng)的數據庫服務器,并由用戶通過客戶端應用程序,通過調用應用程序服務器中的遠程管理控制程序,實現對底層設備的遠程監(jiān)測與監(jiān)控。
3.網絡傳輸層分析。根據電廠生產設備分布式的特點,以及對電廠生產過程遠程監(jiān)控的要求,本論文采用現場總線技術,同時借鑒工業(yè)以太網的統(tǒng)一通信協(xié)議的特點,對面向全電廠布置的分布式安全生產系統(tǒng)實施遠程監(jiān)控。遠程通信網絡布置要合理,這是在網絡傳輸層布置時必須遵守的。
(三)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的控制實現方式
電廠的遠程控制系統(tǒng)的控制方式采用遠程控制與現場手動控制相結合的方式。首先要實現相關生產設備及生產過程的遠程控制功能,這主要依賴于對底層設備的控制數據的組態(tài)而實現,通過上位機的客戶端程序,實現對電廠安全生產的遠程控制功能;其次,是要在相應的生產設備或生產過程現場配備手動控制開關,以滿足不同的優(yōu)先級控制需求,也有利于對相關生產設備的現場檢修、維護和系統(tǒng)改造升級等。
二、電廠安全生產遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現
(一) 遠程視頻監(jiān)視系統(tǒng)設計
1.視頻信號傳輸方式。工業(yè)電視系統(tǒng)的信號傳輸有兩種方式:電纜傳輸和光纖網絡傳輸。這里選定光纖作為電廠遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的傳輸介質,結合目前現場總線發(fā)展的新技術,依靠最先進的工業(yè)以太網通信技術實現電視監(jiān)控系統(tǒng)的聯網傳輸。
2.系統(tǒng)設計。電廠生產遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)主要由前端攝像設備、視頻控制設備、光纖數據傳輸設備和視頻輸出設備等部分組成。(1)前端攝像設備。前端攝像設備即為安裝在社區(qū)內的各個布點場所的攝像機。地面使用的攝像機由于監(jiān)控范圍較大,大部分使用的是云臺攝像機,云臺是一個能進行水平和垂直兩個方面運動的裝置,安裝于其上的攝像頭能夠實現水平350°,垂直90°全方位攝像,因此選用彩色全方位攝像儀。(2)視頻控制設備。視頻控制設備是監(jiān)控系統(tǒng)的心臟,可以分前向設備與后向設備,前向設備主要包括視頻服務器,主要功能是實現視頻信號的聯網;后向設備主要由光發(fā)射機、光接收機、視頻分配器、視頻矩陣控制切換系統(tǒng)、處理器、云臺控制器等組成,一般安裝在總調度室,完成視頻圖像的接收與處理,遙控云臺的全方位移動,調節(jié)鏡頭焦距的變化以及各種輸出信號的控制。(3)光纖數據傳輸設備。數據傳輸設備主要采用光纖進行傳輸,同時需要為整個傳輸系統(tǒng)配備交換機及流媒體服務器等設備,實現視頻信號的全數字化傳輸。采用光纖的最大優(yōu)勢就在于可以遠距離而無失真的傳輸視頻數據信號。(4)視頻輸出設備。視頻輸出設備主要包括監(jiān)視器、DLP大屏幕和硬盤錄像機,調度室的工作人員可以通過監(jiān)視器、DLP大屏幕對控點進行24h監(jiān)控,也可通過硬盤錄像機將攝像機圖像保存下來,為電廠安全生產提供必要的數據信息。
(二)遠程數據傳輸通信協(xié)議設計
通信應用服務程序和監(jiān)控終端間的通信方式是基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信,因為這種通信協(xié)議是目前現場總線中最為主流和應用最為廣泛的通信協(xié)議之一,用來傳送各種監(jiān)控數據、信息和控制命令等,具體的通信協(xié)議如下:
幀組成字段的意義:
1.IP地址用來標識發(fā)送者的網絡地址,用long表示。
2.類型表示通信類型,共分為2種,即:查詢和應答,用byte表示,其中0x01表示查詢,0x02表示應答。
3.時間指當前系統(tǒng)時間,表示幀發(fā)出時的本機系統(tǒng)時間,在中心服務器發(fā)向端局監(jiān)控機的查詢幀中用于校對監(jiān)控機的系統(tǒng)時間,用time_t表示,即精確到秒級。
4.數據長度用來表示后跟數據的總長(字節(jié),不包括長度本身及以前數據),用long表示。
5.數據是指具體的數據,其組成及解釋隨類型不同而變化。只要在需要實現遠程監(jiān)控的設備或機房內布置了采用該通信協(xié)議的現場總線,那么該生產設備或生產過程就可以被集成到全電廠安全生產監(jiān)控系統(tǒng)的平臺上,實現安全生產的遠程監(jiān)測與監(jiān)控。
(三)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的接口設計
接口是指通信服務器和底層的遠程監(jiān)控終端之間的通信接口。
通信服務器和監(jiān)控終端之間的通信接口,采用基于TCP/IP網絡的Windows Socket通信方式,包括以下部分:
1.系統(tǒng)對時:監(jiān)控終端定時向通信服務器查詢系統(tǒng)時間,把本機時間和通信服務器時間進行同步。
2.查詢一個機房運行狀態(tài)。
3.查詢一個班組:當監(jiān)控終端主機監(jiān)控一個班組時,定時向通信服務器發(fā)查詢本班組所有機房運行狀態(tài)的命令。對獲得的機房數據進行處理。
4.查詢所有機房:當監(jiān)控終端主機監(jiān)控所有機房時,定時向通信服務器發(fā)查詢所有機房運行狀態(tài)的命令。對獲得的機房數據進行處理。
5.查詢通信狀態(tài):監(jiān)控終端主機定時發(fā)送查詢交換機當前通信是否正常的命令。
6.接收報警:監(jiān)控終端主機接受通信服務器發(fā)送的報警信息并進行處理、顯示。
三、結語
電廠是我國重要的電力能源輸出基地,對于全國數千個電廠而言,實現生產過程的遠程自動化控制,是提高我國工業(yè)生產自動化、智能化水平的重要要求,同時對于生產設備和生產過程的遠程安全監(jiān)控,也是不可缺少的。本論文對電廠安全生產遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行了分析設計和討論,給出了完整的遠程控制方案和遠程監(jiān)控的實現手段,對于提高自動化水平和計算機自動控制在電廠安全生產遠程監(jiān)控系統(tǒng)中的應用具有一定的指導和推廣意義。
參考文獻
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[2]倪海燕,馬常旺,胡超.基于多線程技術的智能小區(qū)管理服務系統(tǒng)構建[J].寧波大學學報(理工版),2006,19(1).
關鍵詞：因特網 局域網 遠程監(jiān)控
中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）（03）（c）-0014-02
最近幾十年，科學技術突飛猛進的發(fā)展，企業(yè)聯盟和虛擬企業(yè)也相繼出現，因此對自動控制領域有了更深層次的要求，于是，遠程監(jiān)控技術這一新的技術誕生了。遠程控制技術就是將Internet技術和現場監(jiān)測控制結合起來的一種技術，通俗的說就是將現場采集到的信息通過因特網傳輸的控制中心的一種復合型技術。遠程監(jiān)控技術的出現也在很大程度上解決了很多大型企業(yè)的管理和安全問題，一定程度上提高了企業(yè)的時效性。本課題是基于Internet網絡的遠程監(jiān)控技術，由于該系統(tǒng)具有簡單易用、可實現無限互聯、易于再次擴展、覆蓋范圍廣等特點，因此在高新開發(fā)技術中具有巨大潛能。
1 遠程監(jiān)控系統(tǒng)的總體結構
本課題是一種把嵌入式智能體、遠程監(jiān)控、網絡傳感器等相關技術集于一體的綜合管理系統(tǒng)，在工業(yè)裝備的控制和監(jiān)測中體現的尤為明顯。從組成結構上主要包括監(jiān)控中心（上位機）、網絡服務器以及現場信息采集終端（CAN節(jié)點）。其結構圖如圖1所示。
監(jiān)控中心（上位機）是由VC++結合數據庫技術編寫，主要功能是監(jiān)測現場設備，將現場采集到的數據信息通過Internet網絡存儲到數據庫中，并進一步根據需要對向終端發(fā)送控制指令。網絡服務器主要的作用是完成以太網和CAN總線之間的協(xié)議轉換工作。數據采集終端，即CAN節(jié)點的作用是采集現場的數據，并負責將采集到的信息發(fā)送到因特網進而發(fā)送到上位機，同時響應應來自上位機的控制指令，并完成相應的動作。
本系統(tǒng)的硬件組成上，主要包括：局域網設備、基于CAN/TCP協(xié)議的網絡服務器、監(jiān)控終端以及CAN節(jié)點。從軟件的角度本系統(tǒng)主要分為：上位機控制程序、設備的驅動程序、數據采集程序、網絡通信程序、數據庫程序。
2 系統(tǒng)硬件設計
嵌入式系統(tǒng)的硬件主要包括處理器、存儲器和設備三部分，它具有復雜性和多樣性等特點。由于嵌入式開發(fā)的對象是具體的應用，并且各個項目實現的硬件環(huán)境也具有針對性的特點，所以開發(fā)嵌入式必須根據具體的應用環(huán)境配置、設計和調試[1]。
核心板主要包括微處理器S3C2410A、隨機存儲器（SDRAM）和FLASH。其中，SDRAM即為操作系統(tǒng)和運行程序的空間，FLASH用來保存移植的操作系統(tǒng)和應用程序的代碼。板包括系統(tǒng)電源、CAN模塊、以太網模塊、JTAG模塊和串口。電源模塊用于輸入5 V電壓，提供3.3 V和1.8 V輸出的直流供電。CAN模塊用來收集和發(fā)送CAN總線上傳輸的數據，以太網模塊用來連接互聯網和硬件系統(tǒng)，JTAG和串口用來開發(fā)、調試和后期維護嵌入式服務器電路板，這些模塊都是為了滿足后續(xù)軟件實現交叉編譯方式而加入的。嵌入式服務器的硬件系統(tǒng)結構圖如圖2所示。
3 系統(tǒng)軟件設計
本課題在設計遠程監(jiān)控平臺的過程中，涉及到很多步驟，綜合起來主要有五大階段，分別為。
（1）需求分析階段。在該階段中，可以比較準確、及時地了解并分析用戶的某些需求，因此它是遠程監(jiān)控平臺設計過程中最基礎的階段，同時也是必不可少的。
（2）總體設計階段。通過對前一階段獲取的用戶需求加以綜合、歸納與整理，形成一個與具體系統(tǒng)相獨立的總概念模型，它是整個遠程監(jiān)控平臺設計的關鍵階段。
（3）各個部分具體實現階段。在該階段中，借助具體的開發(fā)語言、工具及運行環(huán)境，并依據總體設計的結構達到預期目標，同時建立各部分對應實現的功能，并對應用程序進行多次運行和調試，直到無誤為止。
（4）系統(tǒng)集成階段。這部分的主要工作是是對各部分實現的功能進行系統(tǒng)集成和整體測試，并根據測試所得結果進行相應的修改和完善，修改完畢之后再次試運行。
（5）系統(tǒng)運行與維護階段。再次試運行成功以后，即可進行正式運行操作，整個系統(tǒng)在運行的過程中，很可能會出現一系列錯誤或非錯誤但不完善的問題，必須針對這些問題進行修改和調整將其全部解決。如圖3所示。
在連接創(chuàng)建的過程中，必須與嵌入式服務器的網絡進行連接，只有這樣，這兩者之間才有可能正常通信，如果兩者未建立連接關系，則通信失敗。正確連接之后，下一步的工作是獲取現場設備的運行狀態(tài)信息，這樣正確設計接收模塊就顯得尤為重要，使用Socket來接收數據需要下面三個步驟：（1）監(jiān)聽網絡，同意網絡連接申請（即連接）。（2）獲取用于接收數據的Socket實例以接收遠程主機發(fā)送來的控制碼等數據信息。（3）根據遠程主機發(fā)送來的控制碼，斷開網絡連接，并將資源進行清除。接收數據流程圖如圖4所示。
4 結語
在課題中，把CAN總線和嵌入式因特網技術結合之后應用到遠程監(jiān)控系統(tǒng)中，從而使得測控網絡的全分散、全數字化得以實現，此外，它還解決了因特網和現場底層設備的無縫連接問題。在此過程中，遠程監(jiān)控平臺通過嵌入式服務器對CAN總線上的智能設備進行訪問，記錄其在各個時刻的控制運行狀態(tài)和參數，并把所獲得的數據錄入到數據庫中以便于后續(xù)訪問和獲取。此外，網絡數據庫還支持智能CAN節(jié)點的動態(tài)配置與重構。
參考文獻
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【關鍵詞】水汽品質;監(jiān)控;網絡;可靠性
各行各業(yè)的發(fā)展都離不開電力的支持，為了保證電廠的安全生產，電廠遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現就非常必要。起初遠程監(jiān)控功能用于PC用戶在離開辦公室的時候能訪問臺式PC硬盤中的信息，甚至可以通過其臺式PC訪問企業(yè)網絡資源。但隨著通信技術、控制技術、計算機技術的飛速發(fā)展，遠程監(jiān)控技術愈來愈完善，Internet技術已經滲透到日常生活和工業(yè)生產的各個領域，包括工業(yè)控制方面，這使得電廠遠程監(jiān)控成為可能。
1.熱電廠遠程監(jiān)控
熱電廠實質上是一個能量轉化工廠，由于電能尚且不能大量存儲，而且熱力設備眾多、熱力系統(tǒng)龐大、生產過程復雜。在這個過程中，應充分發(fā)揮計算機在機組運行檢測、控制和管理上的作用，控制發(fā)電機組及其輔助設備在優(yōu)良的狀態(tài)下運行，最大限度地發(fā)揮機組設計效率。由于各局部生產過程之間的狀態(tài)相互影響較大，而且各主要生產設備的動態(tài)特性之間存在很大的差異，發(fā)電機組的運行狀態(tài)控制，必須具備協(xié)調不同運行設備工作的功能。
遠程監(jiān)控系統(tǒng)是集計算機技術、控制技術、通信技術、網絡技術為一體的產品，是指具有數據采集、監(jiān)視、控制功能的計算機系統(tǒng)，即監(jiān)控和數據采集系統(tǒng)，也就是人們常說的SCADA系統(tǒng)。具有功能強大、操作簡便和可靠性高等特點，它可以方便地用于工業(yè)裝置的生產控制和經營管理。在這個系統(tǒng)中，計算機直接參與被監(jiān)控對象的檢測、監(jiān)督和控制。由于遠程監(jiān)控的對象是現場設備，這就要求整個遠程監(jiān)控系統(tǒng)應該完備的考慮以下幾點：首先，要可靠性和容錯性，即要求在系統(tǒng)出現故障的情況下，能夠自動或半自動地（需人工干預）采取相應的措施，保證系統(tǒng)恢復正常運行。
2.系統(tǒng)功能分析與設計
水汽品質的遠程監(jiān)控系統(tǒng)通過現場傳感器取得采樣值，然后經過現場控制測量設備對采樣值進行一系列的數學處理，再通過網絡把處理后的數據傳送到遠端監(jiān)控站與服務器，從而使遠端監(jiān)控站和遠程服務器可以對數據和狀態(tài)值進行集中的管理。
2.1 水汽系統(tǒng)水處理流程
圖1 發(fā)電廠水處理流程
圖1是電廠水汽系統(tǒng)流程圖，補給水是在原水經各種工藝處理后，補充因鍋爐汽水損失的水。由于給水直接進入鍋爐，故對其水質必須加以嚴格控制，以防止設備的結垢與腐蝕。然后進入鍋爐，在鍋爐本體蒸發(fā)系統(tǒng)中運行的水，則稱為爐水。給水經省煤器提高溫度后進入蒸發(fā)管（爐堂內側的上升管），然后由下降管（爐堂外測）經下聯箱進入蒸發(fā)管。在蒸發(fā)過程中，水吸熱成為水汽混合物，又返回汽包形成循環(huán)回路，這就是鍋爐的爐水系統(tǒng)。如爐水的水質不嚴格控制，就會導致水汽系統(tǒng)的結垢與腐蝕。水與汽在氣包中得到分離后，產生的飽和蒸汽經過熱器轉為過熱蒸汽進入氣輪機。整個流程是由原水經處理后->補給水經給水泵使給水進入鍋爐后，依次經過預熱段->蒸發(fā)段->過熱段->過熱蒸汽->汽輪機排汽經凝汽器->凝結水->經處理后返回給水系統(tǒng)。
2.2 功能分析
遠程監(jiān)控系統(tǒng)有兩種類型，一種是在生產現場沒有現場監(jiān)控系統(tǒng)，而是將數據采集后直接送到遠程計算機進行處理;另一種是現場監(jiān)控和遠程監(jiān)控并存，這里選擇采用后一種方式，即有現場監(jiān)控系統(tǒng)。水汽品質遠程監(jiān)控系統(tǒng)能實現以下一些功能：
1）數據傳輸與處理功能：主要是把生產過程中采集的各種模擬或數字量，通過串口和網絡傳輸到數據處理器和遠程監(jiān)控站與服務器并進行相應處理，同時通過EXCEL表把數據顯示給用戶。
2）管理功能：管理人員能夠通過IE瀏覽器監(jiān)測到系統(tǒng)的運行狀態(tài)、現場工作人員的工作記錄等。
3）存儲功能：對實時數據和歷史數據加以存儲。
4）冗余容錯技術：使用雙網、雙機熱備、冗余等技術保證系統(tǒng)可靠運行。
5）安全與報警功能：利用己有的有效數據、圖像、報表等對工況進行分析、故障診斷、險情預測，并以聲、光、電的形式對故障和突發(fā)事件報警。
2.3 結構設計
完整的基于Intranet的遠程監(jiān)控系統(tǒng)可劃分現場設備層、現場監(jiān)控層和遠程監(jiān)控層，它們相互獨立，通過網絡技術和數據交換技術有機的結合起來，如圖2所示。
圖2 遠程監(jiān)控系統(tǒng)拓撲分層
現場設備層是由安裝在工業(yè)現場的智能儀表、采集器等各種具有數據采集功能的智能設備以及其采用的總線和協(xié)議組成。與現場監(jiān)控層采用RS-485總線進行串口傳輸，現場模塊不斷的采集現場原始數據，在它們不發(fā)送數據時處于監(jiān)聽模式，主機對一個模塊發(fā)出一個帶地址的命令，然后等待模塊的相應?，F場監(jiān)控層從現場設備中獲取數據，完成各種控制、運行參數的監(jiān)測、報警等功能，另外還包括控制組態(tài)的設計。可以說現場監(jiān)控層是整個遠程監(jiān)控系統(tǒng)的核心，由多個數據處理器子站構成，通過控制網絡與現場設備層進行數據交換?，F場監(jiān)控層對數據的實時性要求比較高，它要保證系統(tǒng)采樣的實時性以及系統(tǒng)對各種操作的響應時間要求，而采用RS-485串口通信可以滿足水汽品質系統(tǒng)對實時性的要求。遠程監(jiān)控層以現場監(jiān)控層為基礎的信息系統(tǒng)，通過通信對現場數據分類管理，并通過企業(yè)管理信息系統(tǒng)（MIS）數據，這一部分的實現使得遠程監(jiān)控系統(tǒng)的功能得到延伸和完善。
3.軟件開發(fā)與可靠性研究
系統(tǒng)采用C/S與B/S編程模式相結合的軟件結構進行設計，它不僅能夠實現對水汽品質現場數據的采集與監(jiān)控，而且能夠通過瀏覽器實現數據的遠程網絡查詢和共享。
3.1 程序設計
C/S模式的軟件設計實現的功能是：遠端用戶可以通過客戶端應用程序在線監(jiān)測系統(tǒng)現場設備層的工作情況，實現遠程監(jiān)測;遠程用戶可以通過虛擬界面向現場設備層發(fā)送控制命令，實現遠程控制。監(jiān)控程序需要專門創(chuàng)建一個線程來處理串口數據，接收串口采集來的數據并予以顯示。系統(tǒng)必須對端口進行配置，以完成串口的采集。
對于遠空間距離的技術人員和廠級管理人員需要觀測遠程監(jiān)控系統(tǒng)的數據的變化，可以通過以TCP/IP為核心協(xié)議的網絡技術來實現。基于B/S方式的遠程監(jiān)控系統(tǒng)是以數據采集層為基礎的，而數據采集層實際上包括了設備層和監(jiān)控層，前面已經對設備層和監(jiān)控層進行了設計，監(jiān)控層是實現對采集數據的處理、顯示，對設備層的管理、控制，同時將處理過的數據寫入數據庫中，因而監(jiān)控層又是數據庫與設備層之間的橋梁。ASP技術是Browser/Server模式下編制動態(tài)網頁的一種很理想的工具，它支持ActiveX控件和動態(tài)HTML，能實現用戶的編程要求。ASP根據訪問數據庫的結果集生成HTML語言的主頁返回給瀏覽器端。利用ASP技術實現Web數據庫的數據流圖如圖3所示。
圖3 ASP技術實現Web數據庫流程
整個系統(tǒng)的運轉情況是：用戶通過網絡瀏覽器查詢網絡服務器提供的數據頁面并發(fā)出請求，網絡服務器根據請求查詢數據庫，并向用戶返回查詢結果。
3.2 監(jiān)控系統(tǒng)可靠性分析
熱電廠水汽品質遠程監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性從總體上考慮主要是四部分，分別是系統(tǒng)結構的可靠性、數據傳輸網絡的可靠性、硬件的可靠性及軟件的可靠性。在未采取可靠性措施前，系統(tǒng)都是串聯結構的，即系統(tǒng)的每一個部分都相當重要，任何一部分發(fā)生故障整個系統(tǒng)都會受到牽連。所以我們必須采取一定的冗余措施，對系統(tǒng)進行備份，熱電廠水汽品質遠程監(jiān)控系統(tǒng)系統(tǒng)備份可靠性框圖分別如圖4所示。
圖4 系統(tǒng)備份可靠性框圖
適當采取冗余措施，能大大提高系統(tǒng)可靠性，并且采用模塊備份能得到比系統(tǒng)備份更大的可靠性。除此之外，遠程監(jiān)控主機部分采用雙機熱備份方式，從機與主機之間的監(jiān)聽采取請求與應答的方式，從機以一定的時間間隔向主機發(fā)出請求，主機應答表示工作正常，主機如果沒有作出應答，從機將切斷主機的網絡數據傳輸，立即與現場工作站進行握手連接。
4.總結
本文論述的熱電廠水汽品質遠程監(jiān)控系統(tǒng)是基于Intranet的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，它將網絡技術、數據庫技術和控制技術結合起來，進行了C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）相結合的軟件設計，不僅實現了水汽品質現場數據的采集與監(jiān)控，而且能夠通過瀏覽器（比如IE瀏覽器）實現數據的遠程網絡查詢和共享。同時為提高系統(tǒng)的可靠性，分別對系統(tǒng)體系結構、網絡傳輸結構、軟件及硬件這四個方面進行了可靠性設計。工作人員不必親臨現場（尤其在惡劣環(huán)境下）就可以對現場的工作情況進行監(jiān)控，完成參數設置與調整，進行故障恢復等，大大提高了勞動生產率;通過遠程監(jiān)控技術，可以加強企業(yè)內部合作，可以更合理的安排生產，加強企業(yè)的競爭力。
參考文獻
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關鍵詞：PLC；遠程監(jiān)控；故障診斷；方法
0前言
PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計從其結構和控制要求上實現了系統(tǒng)工作環(huán)境、感染源種類因素分析和電源及軟件抗干擾能力的優(yōu)化，利用串行通訊協(xié)議實現前端機與PLC的串行通信強化了系統(tǒng)信息傳輸的安全性和精準性。近幾年隨著PLC遠程監(jiān)控的應用范圍越來越廣泛，如何利用故障診斷方法強化PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用作用，為我國設備運行和使用提供技術保障成為了研究的主要側重點，具有典型性。
1PLC遠程監(jiān)控
PCL遠程監(jiān)控中主要是利用PLC實現設備遠程控制程序編寫，進而實現PLC遠程故障診斷，完后才能網絡技術相關數據的傳輸和通訊，并且利用設備現場傳感信息采集和數據運行來實現數據系統(tǒng)的信號轉換和信號處理，利用數據信號的信息分析能力完成及設備的運行情況，及時完成故障的診斷處理[1]。PLC遠程監(jiān)控的應用領域較為廣泛，近幾年隨著4G網絡技術的逐漸發(fā)展，PLC能夠有效的實現遠程現場設備的終端信息采集處理，進而完成數據傳輸工作的數字化和可視化處理，完成設備故障的診斷和維護[2]。PLC遠程監(jiān)控在工業(yè)上的應用主要是以工業(yè)集成化、自動化、規(guī)模化和高效化發(fā)展為方向，完成對設備故障診斷的精確性優(yōu)化。
2PLC遠程監(jiān)控的特診
從特征性的角度出發(fā)對PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)急性分析，其主要包含系統(tǒng)安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實時性的特征[3]。系統(tǒng)安全可靠性特征:PLC遠程監(jiān)控利用龐大的有機組合體實現了遠程故障信息的集中處理和分析，進而提高了信息的可靠性，強化了設備信息系統(tǒng)的整體故障判定準確性，為設備的使用和維護經濟損失帶來了可靠性。系統(tǒng)智能化特征:PLC遠程監(jiān)控在設備監(jiān)控和故障診斷的過程中根據設備的運行數據情況，實現了異常和故障的智能化判定和處理，并且能夠及時的采取控制措施，以完成正常系統(tǒng)的智能化運行。實時性特征:PLC遠程監(jiān)控在其工作系統(tǒng)的處理和監(jiān)控上能夠實現監(jiān)控連續(xù)性，始終對設備運行的狀態(tài)實施整體監(jiān)控，并且采用無間斷反應傳輸的方式將監(jiān)控的信息實時的傳遞給后臺的工作人員，進而降低了傳統(tǒng)反饋信息傳輸的延遲性和不穩(wěn)定性缺陷，進一步奠定了PLC遠程監(jiān)控在設備運行監(jiān)控中的實時性特征。
3PLC遠程監(jiān)控故障診斷方法分析
3.1數字模型故障診斷方法
數字模型故障診斷方法主要是利用系統(tǒng)的可測量運行信息和數學模型先驗知識故障信號對比進行檢測，其屬于一種分離系統(tǒng)故障的診斷方法。數字模型故障診斷方法主要是包含兩個故障處理階段，殘差產生和故障決策。其中殘差產生主要是利用被監(jiān)控系統(tǒng)輸出和輸入信信號殘差反應整個系統(tǒng)可能出現的故障，如果無故障則殘差一般為零。故障決策流程主要是當殘差被檢測出存在故障，利用闕值的設定以及統(tǒng)計決策模型的似然或序貫概率比的方式決定故障決策方案，完成數據模型故障PLC遠程監(jiān)控診斷。
3.2可測信號故障診斷方法
可測信號故障診斷主要是根據直接可測的輸入和輸出信號變化關系或變化趨勢完成故障的整體診斷?？蓽y信號故障診斷的過程中包含輸入輸出信號小波變化故障診斷以及數學形式表達故障診斷兩個流程。第一流程中PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)暑促胡的幅值、頻率、相位值等進行信號與故障源之間關系判定。第二流程數學形式表達故障診斷主要是使用批分析法、概率密度法及功率譜分析法的方式對輸入和輸出信號之間的波動差異性進行基礎計算，完成可測信號故障運行診斷。
3.3人工智能故障診斷方法
目前PLC遠程監(jiān)控人工智能故障診斷主要包含故障樹診斷、故障專家診斷、模糊識別診斷和模糊數學診斷四種方法。其中故障樹診斷主要是利用系統(tǒng)或設備內特定時間及其子系統(tǒng)部件故障之間的邏輯結構關系圖完成故障逐層次的故障樹分析法。故障專家診斷主要是利用專家視覺、聽覺、觸覺等客觀事實對系統(tǒng)故障進行判定。模糊識別診斷主要是采用離線分析法和在線診斷分析法對系統(tǒng)故障表象特征向量集進行故障模式向量函數識別。模糊數學診斷主要是利用模糊集聚類分析系統(tǒng)不同水平子集之間的關系，作為故障判定的成因向量，利用故障模糊合成法完成對故障的遠程診斷和監(jiān)控。
4總結
通過本文中對PLC遠程監(jiān)控及其故障診斷方法進行分析，能夠看出PLC遠程監(jiān)控的應用具有安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實時性的特征。就目前我國國內PLC遠程監(jiān)控故障診斷方法來看，其主要包含數字模型故障診斷方法、可測信號故障診斷方法和人工智能故障診斷方法三種類型，在其故障診斷方法構建和優(yōu)化的過程中必須充分發(fā)揮網絡遠程監(jiān)控技術的數據共享功能，加強遠程監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷信息交流的快速性和交互性，進而為PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術完善奠定基礎。
參考文獻：
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關鍵詞：PLC；遠程監(jiān)控；故障診斷；方法
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.204
0 前言
PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設計從其結構和控制要求上實現了系統(tǒng)工作環(huán)境、感染源種類因素分析和電源及軟件抗干擾能力的優(yōu)化，利用串行通訊協(xié)議實現前端機與PLC的串行通信強化了系統(tǒng)信息傳輸的安全性和精準性。近幾年隨著PLC遠程監(jiān)控的應用范圍越來越廣泛，如何利用故障診斷方法強化PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應用作用，為我國設備運行和使用提供技術保障成為了研究的主要側重點，具有典型性。
1 PLC遠程監(jiān)控
PCL遠程監(jiān)控中主要是利用PLC實現設備h程控制程序編寫，進而實現PLC遠程故障診斷，完后才能網絡技術相關數據的傳輸和通訊，并且利用設備現場傳感信息采集和數據運行來實現數據系統(tǒng)的信號轉換和信號處理，利用數據信號的信息分析能力完成及設備的運行情況，及時完成故障的診斷處理[1]。
PLC遠程監(jiān)控的應用領域較為廣泛，近幾年隨著4G網絡技術的逐漸發(fā)展，PLC能夠有效的實現遠程現場設備的終端信息采集處理，進而完成數據傳輸工作的數字化和可視化處理，完成設備故障的診斷和維護[2]。PLC遠程監(jiān)控在工業(yè)上的應用主要是以工業(yè)集成化、自動化、規(guī)?；透咝Щl(fā)展為方向，完成對設備故障診斷的精確性優(yōu)化。
2 PLC遠程監(jiān)控的特診
從特征性的角度出發(fā)對PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)急性分析，其主要包含系統(tǒng)安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實時性的特征[3]。
系統(tǒng)安全可靠性特征：PLC遠程監(jiān)控利用龐大的有機組合體實現了遠程故障信息的集中處理和分析，進而提高了信息的可靠性，強化了設備信息系統(tǒng)的整體故障判定準確性，為設備的使用和維護經濟損失帶來了可靠性。
系統(tǒng)智能化特征：PLC遠程監(jiān)控在設備監(jiān)控和故障診斷的過程中根據設備的運行數據情況，實現了異常和故障的智能化判定和處理，并且能夠及時的采取控制措施，以完成正常系統(tǒng)的智能化運行。
實時性特征：PLC遠程監(jiān)控在其工作系統(tǒng)的處理和監(jiān)控上能夠實現監(jiān)控連續(xù)性，始終對設備運行的狀態(tài)實施整體監(jiān)控，并且采用無間斷反應傳輸的方式將監(jiān)控的信息實時的傳遞給后臺的工作人員，進而降低了傳統(tǒng)反饋信息傳輸的延遲性和不穩(wěn)定性缺陷，進一步奠定了PLC遠程監(jiān)控在設備運行監(jiān)控中的實時性特征。
3 PLC遠程監(jiān)控故障診斷方法分析
3.1 數字模型故障診斷方法
數字模型故障診斷方法主要是利用系統(tǒng)的可測量運行信息和數學模型先驗知識故障信號對比進行檢測，其屬于一種分離系統(tǒng)故障的診斷方法。數字模型故障診斷方法主要是包含兩個故障處理階段，殘差產生和故障決策。其中殘差產生主要是利用被監(jiān)控系統(tǒng)輸出和輸入信信號殘差反應整個系統(tǒng)可能出現的故障，如果無故障則殘差一般為零。故障決策流程主要是當殘差被檢測出存在故障，利用闕值的設定以及統(tǒng)計決策模型的似然或序貫概率比的方式決定故障決策方案，完成數據模型故障PLC遠程監(jiān)控診斷。
3.2 可測信號故障診斷方法
可測信號故障診斷主要是根據直接可測的輸入和輸出信號變化關系或變化趨勢完成故障的整體診斷?？蓽y信號故障診斷的過程中包含輸入輸出信號小波變化故障診斷以及數學形式表達故障診斷兩個流程。第一流程中PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)暑促胡的幅值、頻率、相位值等進行信號與故障源之間關系判定。第二流程數學形式表達故障診斷主要是使用批分析法、概率密度法及功率譜分析法的方式對輸入和輸出信號之間的波動差異性進行基礎計算，完成可測信號故障運行診斷。
3.3 人工智能故障診斷方法
目前PLC遠程監(jiān)控人工智能故障診斷主要包含故障樹診斷、故障專家診斷、模糊識別診斷和模糊數學診斷四種方法。其中故障樹診斷主要是利用系統(tǒng)或設備內特定時間及其子系統(tǒng)部件故障之間的邏輯結構關系圖完成故障逐層次的故障樹分析法。故障專家診斷主要是利用專家視覺、聽覺、觸覺等客觀事實對系統(tǒng)故障進行判定。模糊識別診斷主要是采用離線分析法和在線診斷分析法對系統(tǒng)故障表象特征向量集進行故障模式向量函數識別。模糊數學診斷主要是利用模糊集聚類分析系統(tǒng)不同水平子集之間的關系，作為故障判定的成因向量，利用故障模糊合成法完成對故障的遠程診斷和監(jiān)控。
4 總結
通過本文中對PLC遠程監(jiān)控及其故障診斷方法進行分析，能夠看出PLC遠程監(jiān)控的應用具有安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實時性的特征。就目前我國國內PLC遠程監(jiān)控故障診斷方法來看，其主要包含數字模型故障診斷方法、可測信號故障診斷方法和人工智能故障診斷方法三種類型，在其故障診斷方法構建和優(yōu)化的過程中必須充分發(fā)揮網絡遠程監(jiān)控技術的數據共享功能，加強遠程監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷信息交流的快速性和交互性，進而為PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術完善奠定基礎。
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基金項目：廣西機電職業(yè)技術學院2012年院級科研項目（【2012】KY004）。
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