基于PLC的远程监控及故障诊断

莫宗瑜 辽宁锦州渤海大学工学院

基于PLC的远程监控及故障诊断

莫宗瑜 辽宁锦州渤海大学工学院

随着电气技术的飞速发展，人们对电气设备自动化的要求也逐渐提高。在现今因特网技术的相关支持下，可以采用更加快捷的方式实现自动化需求。实现远程监控技术离不开PLC，如何在因特网中引入PLC技术，这对于众多企业而言也是十分重要的，同时实现PLC远程监控以及故障诊断，这是目前需要考虑的重要问题。本文主要是介绍了PLC远程监控系统的构成以及系统的相关原理，另外还针对PLC的故障诊断方法进行了论述。

PLC 远程监控 故障诊断

这些年以来监控以及故障诊断的技术在国外得到了很大的发展，同时故障诊断在确保设备安全以及设备质量方面有着重大的作用。随着计算机技术以及网络技术的飞速发展，实现远程监控以及故障诊断取得了很大的成就。这给传统的设备新的定义。专家接收来自设备以及运行状态的相关数据，从而得到相应的诊断结果，进而完成了数据传递的实现。

PLC（可编程序控制器）在这些年发展飞速，而且在很多的应用领域都有着广泛的应用，同时核心是微处理器，所用到的技术具体包括了自动化技术，微机技术以及通信技术等等。随着现今社会实现经济全球化，以及电子信息技术的飞速发展，设备制造企业在产品的要求方面有了很高的意识，同时整体盈利水平以及企业品牌价值的好坏是评判现今设备售后的服务水平的标准。所以，在设备制造企业看来，企业除了要实现技术的突破以外，还需要不断地开拓新的市场，从而让最新的产品可以迅速地适应，同时需要确保产品的质量是优异的，同时在产品的服役过程中需要给予全方位甚至全周期的服务，能够对产品完成全周期的保修。在这种趋势实现设备制造企业可以成功地实现转型，这可以说挑战也可以说是机遇。在这种环境下，就需要将更多的故障诊断模块以及远程监控模块加入到产品的设计初期，同时借助网络的相关技术对实现远程数据监控设备以及实现数据的采集工作。经过远程监控以及对故障进行诊断后，能够实现设备制造企业中所投入的维护成本，另外一方面还可以将设备企业中的生产率提高，从而快速地找到问题，并且解决问题。

1 远程监控与诊断系统的系统构成

远程监控以及对系统的故障进行诊断，所依赖的技术会死计算机通信技术，数据传输过程中的特点是实现信号的转换以及信号的处理，在将数据从网络端传送到远程控制端的时候，数据的分析工作实施交给远程工程师完成的，另外还会对数据做个简要的评估，根据所制定的标准完成具体的操作从而将相应的诊断结果发送给现场的生产员工，进而保证整个设备可以完成远程监控以及故障诊断。现今，目前的工业系统正在朝着集成、自动化发展，目的是为了扩大规模，提高效率。所以针对远程监控以及故障的诊断，人们有了更高的需求。

1.1 可靠性

企业要想实现设备与市场的相互适应，就需要做到高度可靠性。当系统失效或者是设备出现问题的时候，对社会的稳定会有着重大的影响作用。

1.2 智能化

实现智能化是现今实现设备集成以及实现自动化的一种重大的发展趋势，通过监控以及诊断系统可以及时检测在设备的生产过程中所产生的异常以及故障，并且对故障进行分析。所以，监控以及诊断系统所应用的技术是人工智能技术以及通信技术，由于这些技术从而确保了设备可以正常运行。

1.3 实时性

实时性因为现今设备在工作过程中所体现出来的连续性，通过监控以及诊断后可以对设备的状态进行监控，此外还可以对环境变量以及变量的变化进行监控。

2 基于PLC的远程监控的诊断系统的工作原理

该系统的基本原理是通过远程的通信网络实现的，当异地微机接收到了PLC的监控数据的时候，工程师就能够进行分析与诊断。通过Modem的方式将PLC接入到网络中，接着借助PLC从而实现和上位机的相互连接。

如果发现所监控的微机和PLC之间的距离是很短的时候，能够根据RS-232以及RS-422从而完成链接。当超过了一定的距离的时候，数据的传输就通过通信布线实现。现今一般使用比较多的PLC控制器是西门子S7-200PLC。该设备能够兼容其他的设备接口，进而保证系统可以灵活地运行。

3 PLC诊断故障的方法

PLC诊断的原理是根据PLC的逻辑功能以及运算功能，从而对状态数据进行监控，并且对比分析数据之间的差异，如果该差异是大于系统所设置的范围，那么就会出现警告的信息。所以故障诊断的主要功能涉及到了数据的判断，检测以及数据的输出等等。所以在PLC的控制系统中对传感器有着很高的要求，确保所输入的信息。随着社会的不断进步，MEMS的器件也逐渐进入到人们的视线中，很多的设备的成本也设置在了人们可以接受的范围以内。

PLC的特点直接影响着设备发生故障的频率，同时PLC可以进行自我的修复功能。PLC的系统中引起故障的原因是在输入输出以及执行的部分，所以故障的诊断工作的完成需要借助于PLC的控制模块。现今关于诊断的方法主要有逻辑错误检测，超时限检测。

4 远程监控的设计

图1 系统远程监控的硬件结构图

远程监控的硬件图如图1所示。本系统的功能主要包括了几个部分，分别是系统的通信、数据的显示、故障的诊断以及数据的控制部分等。

4.1 通信连接

通信连接的目的是实现上位机和下位机的连接操作。因为通过以太网从而完成计算机和远程监控计算机的连接。在操作的执行过程中，第一步是保证通信的回路是通畅的，所以IP地址是需要提前设置好的。数据的传输端口也是提前设置好的，另外还需要进行相关信息的测试部分。

4.2 数据显示

数据显示部分的工作是完成远程显示，通过远程显示出纸卷的直径以及印刷机的速度和PLC的元件状态。另外刷新的频率是3s一次。

4.3 TCP/IP协议的概述

不同于OSI模型，TCP/IP不是特定给人设计的，是在不断的实践当中形成的，TCP/IP的分层模型如图2所示。

图2 TCP/IP的分层模型

5 故障诊断专家系统的设计

该部分主要是介绍了基于PLC的实时控制系统，系统的完成不需要其他的设备的支持，通过PLC的逻辑运算，以及数据的处理从而诊断模拟信号以及数字信号。具体的实现过程，主要介绍为：选择一个检测点在控制电路中，该检测点主要是完成电路状态的采集工作，通过对这些数据的采集，同时根据相关专家的经验，分析判断电路的状态，对故障的原因进行确定以及相应地调整。串行通讯所采集到的状态数据，完成人机交互的界面，以及分析数据和显示数据。整个系统故障诊断可以分为2个部分：数据采集工作的完成以及故障的诊断工作。

系统的结构图如图3示。

图3 系统的结构图

该电路中的开关以及继电器有很多。对电路进行仔细地检查，同时进行相关地分析。设置检测点，检测点中所包括的信息主要有故障的发生部分，以及电气的关键部分。所谓的专家系统主要的基础是完成知识的研究，并且对这些组织进行重新地解释，从而确保确保这些知识是满足人们的期望的。由于该专家系统的特点是经验性以及复杂性，在诊断系统中应用该系统，可以提高准确性以及高效性。

结语：现今很多的PLC远程监控以及故障诊断技术在很多的企业中都得到了广泛的应用，同时很多的人逐渐重视起远程监控以及故障诊断。这对于制造业而言有着重大的影响作用。本文针对工业领域中的远程监控系统进行了论述，介绍了系统的组成原理，系统的硬件设计以及系统软件设计，同时给出了相应的结构图。

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