遠程設備

遠程設備即指能通過Internet接入網絡等方式，利用無線或電信號進行遠程控制、遠程操作的電子設備，它主要應用在遠程設備監控、遠程設備服務、遠程設備診斷與維護等方面上。下面分別從這三個方面對遠程設備進行介紹。

計算機監控系統是以監測控制計算機為主體，加上檢測裝置、執行機構與被監測控制的對象(生產過程)共同構成的整體。在監控系統中，計算機實現了生產過程的檢測、監督和控制功能。隨着生產力的進步，設備的分佈得越來越複雜化，設備監控系統從單一的、各自獨立的監測系統發展到分佈式系統。這種系統以計算機網絡為基礎，使系統資源分配趨於合理。但是一方面由於目前運行的絕大多數分佈式監測系統還只是在局域網上，具有一定的地域侷限性：另一方面個廠家通信協議互不開放，無法形成統一形成大範圍的監控系統。

在Intenet上，地域上的差別幾乎被消除了，Intenet在人們之間、企業之間架起一座橋樑，使信息的流量空前提高。Intenet最大的貢獻就是資源共享，它能互通有無，從而使人們有能力解決以前在極有限的資源下很難解決的問題，為遠程監控系統的發展提供了有利的條件。於是將設備監控與Intenet的連接無疑將給設備監控帶來翻天覆地的變化。 ^[1] 

1、該系統為無人監控系統，對整個廠區的設備進行自動化監控；

2、記錄每台設備的用電量，有效地將生產效益同用電量進行掛鈎，實現最大投入產出比；

3、記錄設備的運行時間，可以實時提醒設備檢修、更換等，有效地延長了設備的使用壽命；

4、記錄有功功率、無功功率、功率因素等，供實現功率補償等作參考，增加電量利用效率；

5、記錄實時電流、電壓，可用於檢測電量利用率等；

6、整個查詢系統對Intenet開放。 ^[1] 

基於總線系統的物理拓撲結構如圖1所示，我們稱之為C/S+B/S結構，即客户端(或者瀏覽器)+服務器+控制端。

底層控制端採用簡單成熟穩定的485總線，對傳感器數據進行採集，並上傳到服務器的數據庫上。傳感器採用三相四線制多功能電錶和有功電錶。與電錶通訊採用RS485，波特率1200bps/s，半雙工，RS485通訊線路與表內電路隔離，通訊距離為1200m，電氣參數符合DL/T645-97標準。

客户端有兩種連入服務器的方式，方式1採用應用程序的方式直接與服務器建立TCP/IP連接；方式2首先通過wEB服務器下載APPLET頁面，由APPLET與服務器通訊，用户可以通過瀏覽器在任何地方下載APPLET頁面，進行查詢功能。 ^[1] 

採用485總線，成本低廉，性能穩定，485總線傳輸距離可達1200米，波特率採用國標的1200bps，這在一般場合下已經可以滿足用户要求，且一般而言越簡單的系統在實際中應用則越穩定，我們系統在大發公司運行穩定，已經滿足了項目的要求。但485總線有佈線要求，可能某些場合不能滿足特殊用户的需要。為了使該系統具有通用性，同時設計了無線網絡通訊，專門用於解決不能佈線的特殊場合。無線網絡方案如圖2所示。

採用一主多從組網方式，以主機輪詢從機的方式進行通訊，這樣就可以避免複雜的衝突檢測避免機制，同時滿足了工場的要求。

無論是485總線，還是無線網絡，區之間，或者是數據量很大的情況下，都有距離和帶寬的限制。如果在幾個廠採用485總線效果非常不好。而無論從普及率、帶寬、技術的成熟度或資料的充分性考慮，工業以太網都是上上之選。當然，如果採用多個服務器，在服務器之間資源共享，技術上是完全可行的，但是服務器的成本太高，一台工業控制計算機成本至少6000，不利於大面積使用。採用現在非常成熟的ARM控制器，一方面ARM可以實現我們的功能，成本低廉，實現起來非常方便。其框架如圖3所示。

當前,一種強調服務質量的魯棒工程,正在成為21世紀製造企業贏得全球競爭的基本戰略,它要求製造企業加強對“服務”問題的研究,也就是在數字化製造技術迅速發展的同時,將數字化服務無縫地集成到企業的設計和製造環境中。隨着全球化製造企業的迅速發展,為保持處於異地製造系統的生產率,滿足異地客户對產品的要求,遠程服務就成為企業至關重要的問題。計算機技術、通信技術、網絡技術、可視化技術、分佈處理技術和高性能數據庫技術等現代信息技術的迅猛發展,為企業間製造資源的共享和技術資源的互補提供了強大的技術支撐,也為遠程製造服務系統的實現奠定了堅實的基礎。

為更好地實現製造和技術資源的遠程共享和客户化定製,建立基於Internet的遠程設備服務網,將分散在不同地域的企業客户和服務商有機地連成一體,為各企業客户提供快捷、便利和可靠的高水平遠程設備服務,從而幫助企業達到快速響應市場和降低生產成本的雙重目標。 ^[2] 

遠程設備服務網是通過設備服務中心的集成化應用服務,將企業客户和服務商聯繫在一起而組成的網絡體系。它主要為入網企業客户提供以下服務:當某企業有服務請求時,服務中心能為客户提供一種尋找最合適的服務商來承接設備製造和服務的機制。其功能體系結構模型如圖4所示。 ^[2] 

具體實現方法是通過在服務中心註冊一批具有特定能力的服務商信息,並根據企業客户的需求、潛在服務商的設備製造能力、以往設備的使用情況、人員的配置情況,以及目前各服務商製造任務的飽滿情況,迅速地為企業客户尋找到若干個能滿足其要求的設備服務商。然後,通過服務中心提供的評價機制幫助企業客户選擇出最佳設備服務商,客户通過服務中心與服務商採用視頻會議、電子白板或Net Meeting等形式,進行初步討論,確定設備的完成時間以及費用等,經雙方確認,並在線簽訂電子合同後,分配給該企業客户唯一的設備編號和密鑰。但是,如果雙方無法達成一致,客户還可以從服務中心提供的其他合適的服務商中再進行選擇,直至雙方簽訂合同為止。服務商及時將定製設備的製造進度情況的信息提交到服務中心,以供遠程授權合同客户進行進度查詢。客户還可以在設備製造過程中和服務商進行在線交流、意見反饋和建議。設備製造完成後,客户可以享受新產品的安裝調試、技術諮詢與培訓、設備故障診斷與維修以及備品供應等整個設備生命週期的服務。 ^[2] 

設備故障不僅會導致生產的損失,還可能造成人員的傷害。因此,設備的狀態監測十分重要。如今,基於振動的監測已經變得非常流行。因為設備的運行狀態被連續監測,使得設備的任何異常情況可以被及時檢測出來。

隨着新的智能傳感器IEEE1451.2標準的建立,將來的傳感器將具有以太網集成和自動Web連接集成的特性。傳感器製造商,如惠普和Bruel&Kjaer公司已經宣佈他們的下一代傳感器將支持上述標準和特性。因此,基於Web的維護已經不是一個將來的概念。

基於Web的交互式診斷平台的建立使來自遠端的技術人員能夠進行交互式診斷,如圖5所示。建立這樣的專家平台,需要提供一個多任務、多用户的操作平台,以及一個高速的、易管理維護的Web數據庫存儲統計信息和知識經驗。

系統可以通過基於Web的交互式診斷平台從專家處收集知識和規則,自動將它們更新到知識庫中。用户或操作員可以從瀏覽器中選擇相關故障的徵兆,然後將它們上傳至服務器的知識庫中。系統會自動將已選擇的徵兆與知識庫中的規則匹配,然後給出結論,同時將診斷結果通過Internet返回到用户瀏覽器。如果有故障發生,用户則根據結果進行相應的維修。 ^[3] 

根據虛擬儀器(VI)的概念,隨着PC主頻速度的提高,使得采用較高性價比的信號處理與分析包代替昂貴的硬件儀器成為可能。基於軟件的虛擬儀器價格是硬件儀器的1/10。針對基於Web的設備故障診斷系統,建立了一套基於振動的虛擬分析儀,具有快速傅里葉變換(FFT)和小波變換(WAVELET)功能。該虛擬分析儀採用功能強大的網絡語言Java進行開發,它被認為最適合開發BrowserApplets。虛擬分析儀器可以同時顯示來自兩個數據通道的不同採樣頻率和採樣點數的信號,同時可以轉換功率譜、倒譜、有效值、均值、譜縮放的數據等,也可以進行譜比較、相位測量、小波分析、統計分析和時域指標測量。目前,還沒有任何一種硬件分析儀器同時具有這麼多功能,並且既可以進行FFT分析,又可以進行小波分析。因為虛擬分析儀的多功能,容易實現和升級,受到了企業的歡迎。

虛擬分析儀器可以實時地採集來自被監測機器的振動、噪聲信號,檢測故障信號。通常要對許多不同的設備進行監測,而每一設備可能需要不同的方法進行信號分析和故障診斷,因此需要不同的VI接口。每一種VI具有一個Java信號處理庫、一組函數和控制、數據存儲與更新以及許多相關的分析。但是不可能在所有的本地計算機上存儲所有的VI庫,因為這樣需要的投資很大而且很難為安裝在每台本地計算機上的每一個VI軟件升級。藉助Internet,只需要在服務器上為每一種VI存儲一個拷貝,維護就變得簡單了。然而Internet是一個龐大的工作環境,如果許多操作人員和專家同時都在用一種VI軟件,就可能會造成Web服務器超負荷運行。為了避免服務器的超負荷,可以在用户提出請求時,將存儲在服務器上的用户請求的VI程序傳輸給遠端的本地計算機。這個VI程序的臨時版本將運行在用户本地計算機上並執行相應的分析任務。一旦任務完成,這個臨時VI版本會自動卸載並刪除。如果用户想要將分析結果展示出來,那麼服務器會在Internet上運行所要求VI的通用版本,並可共享。這樣就實現了VI的本地計算機任務與服務器通用版本的分離,解決了Web服務器的超負荷和流量問題。 ^[3]