遠程監控系統在橡塑行業的應用方案

孫長春，翟迎麗，董原

(大連橡膠塑料機械股份有限公司，遼寧 大連 116033）

0 概述

（1）系統背景

遠程監控系統一般利用現有的計算機局域網絡或者公用Internet網絡，進行生產現場設備運行數據的瀏覽，使遠程監控工程師能夠及時準確地了解生產現場設備運行情況、發現設備運行中存在的問題并及時遠程維護和技術支持。具有投資少、工期短、運行穩定、操作簡單等特點。廣泛地應用于石油、化工、冶金、電力、水泥、醫藥造紙、水處理、橡塑等眾多行業中設備數據的瀏覽和管理。

（2）需求分析

實現公司對分布在國內外的橡塑設備有效、及時的管控，通過遠程監控設備運行狀態及設備運行數據，實時掌握設備的運行狀態，準確掌握設備動態數據，全方面監控設備的運行，為用戶提供有效的維修建議，提高排查問題的效率，并能為以后的工藝改進帶來幫助。響應效率提高的同時并大大減少設備維護成本。

遠程監控系統主要功能包括以下幾個方面：一是遠程監視的功能；二是數據記錄的功能；三是音頻會話的功能；四是遠程調試的功能。

①遠程監視功能：

在用戶控制室內設置工控機一臺(可選項)，用于視頻采集處理，與數據記錄功能共用。

觀看現場監控畫面：可以在總監控室或WEB客戶端觀看現場的實時畫面，需要看到與現場工程師站上相同的組態畫面內容。

觀看設備現場視頻：可以在總監控室或WEB客戶客戶端觀看設備現場攝像頭的實時視頻。并可對視屏內容進行記錄。

②數據記錄功能：

歷史數據：可以在總監控室再次記錄最終用戶現場送上來的歷史數據。并能對歷史數據進行分析查看。

報警數據：報警限值可以在總監控室重新設置。發送報警短信功能應可根據不同現場設備向不同的總監控室維護工程師發送短信。

報表統計：如能對設備運行時間、能耗、產量等進行統計。

③音頻會話功能：

會話功能：既能跟控制室（優先），也能跟現場進行雙向通訊。對于現場的音頻會話功能，優先考慮可移動的智能設備實現，最好直接使用遠程監控自身的網絡，也接受通過智能手機等設備通過公用通信網絡。

通話錄音：通話記錄可以記錄到總監控室的服務器中。

④遠程調試功能：

可通過VPN路由器直接連至PLC或利用遠程桌面功能，實現對現場設備的遠程調試。遠程調試前總監控室需要與現場溝通，申請遠程控制權限，在遠程調試時旁邊上可有語音和視頻的功能配合。

1 硬件及網絡方案

1.1 總體系統方案

系統方案組成為用于數據傳輸的硬件設備，用于現場視頻采集、解碼、存儲以及用于遠程監控中心顯示視頻監控的硬軟件設備，用于實現用戶功能的硬軟件設備。

1.1.1 MH-SCADA組件構成

MH-SCADA主要由四部分構成，Agent服務器、Smart UI服務器、Smart UI Designer、Smart UI Operator。其中Agent服務器的作用相當于實時數據庫或I/O服務器，可以對現場數據進行采集、運算、報警、記錄、輸出、備份等操作。

1.1.2 設備現場網絡

位于設備現場的PLC或DCS系統工程師站安裝TeamViewer作為音頻、視頻會話的客戶端，同時作為遠程聯機調試的目標主機，可對控制系統進行調試和故障處理，可接受遠程監控中心的音視頻會話邀請，在工程師站上進行多方參與的音視頻會議或討論。

現場可使用智能移動設備安裝TeamViewer移動應用，通過電信運營商網絡或無線Wi-Fi接入音視頻會話和演示。

1.1.3 遠程監控中心網絡

遠程監控中心的核心交換機接入VPN設備，提供內網連接的多端口。

在遠程監控中心設置一臺中央服務器，中央服務器可對各個現場的設備運行數據進行采集、存儲、運算和報警。同時中央服務器還是遠程監控中心的應用服務器，管理監控中心的工程師站訪問，并且提供TeamViewer音視頻會話服務管理、遠程連接管理、組態界面管理以及報表和短信報警等功能的管理。

1.2 核心網絡硬件

采用硬件方式搭建VPN通道。虛擬專用網絡（Virtual Private Network ，簡稱VPN）指的是在公用網絡上建立專用網絡的技術。通過mGuard“附屬設備安全”解決方案內的VPN技術，可以確保最大程度的安全性。

1.3 視頻監控設備

設備現場可采用高清網絡攝像機采集高清視頻圖像，最大分辨率可達到720P(1280*720)，采集的高清圖像經網線輸入接入NVR解碼器。

2 軟件方案

2.1 實時數據采集

對于不同的DCS/PLC系統，遠程監控軟件將根據現場實際情況采用如下其中一種方式對數據進行采集。

2.1.1 驅動協議

如果現場DCS/PLC采用通用通信協議，且具備可用的通信接口，遠程監控軟件將采用驅動協議方式直接讀取現場DCS/PLC的實時數據。

2.1.2 OPC協議

如果現場DCS/PLC未采用通用通信協議或不具備可用的通信接口，遠程監控軟件將采用OPC協議通過現場DCS/PLC配備的上位機間接讀取現場DCS/PLC的實時數據。

2.2 實時數據存儲

由于現場DCS/PLC系統眾多，因此需要高速存儲海量的實時數據。對此遠程監控軟件采用特有Datalog技術完成對海量實時數據的高速存儲。

技術特點：

（1） 存儲速度快：存儲速度最快高達100 ms級別；

（2） 存儲周期長：單個IO點可達6 400萬點；

（3） 存儲量大：存儲IO點數無上限，僅與硬盤容量有關。

2.3 實時畫面

遠程監控軟件的實時畫面將非常形象地反映出現場設備的工藝原理和狀況，顯示各種工藝參數和設備運行數據，以幫助用戶方便地了解和分析設備運行情況。

技術特點：

（1）豐富的預定義圖庫：如閥門、皮帶、電機等，用戶可以很方便組態常用的設備運行裝置工藝流程圖；

（2）用戶自定義圖庫：用戶可以在預定義圖庫基礎上修改圖形也可以利用向導技術創建全新的自定義圖形，方便了用戶工程創新設計和圖形的重復使用。

2.4 趨勢曲線

遠程監控軟件趨勢圖能夠顯示出某一段時間數據變化的情況。實時趨勢能夠反映出當前的數據變化情況，歷史趨勢的數據從歷史數據庫中取出，能夠查看任何時間段數據的變化情況。

通過歷史趨勢的查看，可以了解長時間的設備運行情況。當發生事故時，可以利用歷史趨勢進行事故追憶和事故原因分析。

技術特點：

（1）可以自定義添加或者預埋趨勢曲線的筆，筆的數量無限制，但是為便于查看，建議不超過16條；

（2）可以導出趨勢曲線數據到Excel、PDF、JPG等各種格式文件，便于截取重要數據以便異地或離線分析。

2.5 報警管理

遠程監控軟件的報警管理分為實時報警、歷史報警、報警分析三個子功能。

報警管理采用對報警信息進行集中管理，以滿足不同的用戶可以查看和操作不同區域的設備運行信息的需要。

2.5.1 實時報警

實時報警可以顯示當前激活報警信息的報警時間、變量名稱、報警類型、報警描述等信息。

技術特點：

（1）可以對報警進行分級，并可以定義不同級別報警的背景色及字體色進行區分。比如低級報警的背景色為綠色，字體為黃色。高級報警的背景色為紅色，字體為黃色；

（2）可以保留已消失的報警并采用特殊背景色（如藍色）提示用戶曾經發生的報警，防止用戶遺漏實時報警信息。

2.5.2 歷史報警

MH-SCADA軟件支持對報警信息的復合查詢，可按照日期時間、報警類別、報警設備、最新記錄等等多種條件對報警信息進行綜合查詢。

技術特點：

（1）支持多種數據庫存儲報警信息，如SQL Server、Access等 ；

（2）支持導出報警信息到Excel以便于截取重要數據以便異地或離線分析。

2.6 音視頻會話/遠程調試

采用TeamViewer軟件實現遠程的多方參與演示、音視頻會話、遠程主機控制調試等功能。

技術特點：

TeamViewer是一種高度安全的遠程維護解決方案。您可通過采用RSA （1024位）密匙交換和AES（256位）會話編碼的全加密數據通道建立鏈接。該技術被現今標準認為是完全安全的。

2.7 短信報警

在遠程監控中心的服務器上安裝短信貓，可提供將報警信息以短信的方式發送到工程師的移動電話上。

2.8 權限管理

遠程監控軟件的權限管理工作機制如下：將授信任的工程師權限保存在遠程監控中心的服務器中，使用工程師站訪問服務器信息時，須首先向服務器驗證用戶權限，只有符合服務器權限列表的工程師才能夠繼續對遠程監控系統的操作界面進行訪問。

2.9 數據報表

報表管理模塊是工業信息化中重要的組成部分，支持基于配置的方式和腳本的方式實現對過程數據、統計數據以及管理型數據的記錄、分類匯總以及復雜的運算等，最終達到設備運行狀況監測的目的。

可生成關鍵設備檢修報表，可結合實時采樣數據自動統計關鍵設備的實時運行時間、啟停次數等內容，引導維修人員制定合理的維護周期，延長設備使用壽命。

可生成設備維護報表，根據維護周期的設定，可從設備數據庫中檢索出將來維護的裝置報表清單和維護要求。維護完成后維護人員手工錄入維護反饋信息，系統自動收集存儲維護人員和時間的信息到維護數據庫。

3 結語

綜上，基于對用戶需求的深入分析與理解，從系統的安全性、穩定性、高性能、可擴展性以及良好的性能價格比等角度綜合分析，遠程監控系統的及早投入與長期穩定運行，讓用戶在遠程監控中心可以足不出戶地實時監控生產現場設備運行狀況，可方便地進行遠程技術支持、設備專家診斷、多方音視頻會話與演示、遠程指導調試、遠程聯機調試等工作，幫助用戶實現提高設備維護效率，建立快速設備調試通道，節約去生產現場的工作時間和費用，全面提升企業綜合服務水平。

[1]TeamViewer說明書.2014.

[2]MH-SCADA軟件說明書.2014.