|
摘要：本文提出建立包裝設(shè)備的工業(yè)遠(yuǎn)程維護(hù)中心，為包裝設(shè)備制造商提供一種管理層與設(shè)備層的基于全球的信息管理系統(tǒng)，本文將針對罐裝生產(chǎn)線為例，進(jìn)行系統(tǒng)詳細(xì)的闡述。該中心對于提高企業(yè)的信息化建設(shè)，通過PLC遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)對設(shè)備的遠(yuǎn)程調(diào)試和維護(hù)，節(jié)省企業(yè)資源，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，具有重要的意義。
關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程維護(hù) PLC遠(yuǎn)程 包裝設(shè)備
引言
我國包裝機械行業(yè)起步與20世紀(jì)70年代，在80年代末和90年代中期得到迅速發(fā)展，已成為我國機械行業(yè)中10行業(yè)之一。與國外包裝機械發(fā)達(dá)國家相比，我國包裝機械行業(yè)起步晚，人才儲備和技術(shù)儲備匱乏，自動化、信息化程度低下。包裝機械市場日趨壟斷化，除了瓦楞紙 箱包裝機械和一些小型包裝機有一定規(guī)模和優(yōu)勢外，其它包裝機械幾乎不成體系和規(guī)模，特別是市場上需求量大的一些成套包裝生產(chǎn)線，如液體灌裝生產(chǎn)線、飲料包裝容器成套設(shè)備、無菌包裝生產(chǎn)線等，在世界包裝機械市場中均被幾家大包裝機械企業(yè)集團所壟斷，面對國外品牌強勁沖擊國內(nèi)企業(yè)應(yīng)該采取積極對策。 而30多年的發(fā)展包裝機械行業(yè)的高速發(fā)展，即為企業(yè)積累了寶貴的技術(shù)和財富，同時由于高端技術(shù)人才的相對匱乏，使得設(shè)備的安裝調(diào)試，后續(xù)維護(hù)成為了制約企業(yè)發(fā)展和行業(yè)發(fā)展的重要包袱。企業(yè)出現(xiàn)大部分資深工程師在設(shè)備的后續(xù)維護(hù)過程中必須去應(yīng)急處理，而主要精力不能用在產(chǎn)品的研發(fā)更新上，不能用在企業(yè)技術(shù)人才團隊的儲備和培養(yǎng)上，這都使得我國的包裝機械行業(yè)發(fā)展速度放緩。
對于制造業(yè)十二五計劃中提出了，發(fā)展先進(jìn)的裝備制造業(yè)，全面提高信息化水平，推動信息化和工業(yè)化的深度融合。而資深工程師的維護(hù)工作占據(jù)主要精力，將極大的制約這一目標(biāo)的實現(xiàn)。本文為全力推動包裝機械企業(yè)的信息化建設(shè)，解決包裝機械企業(yè)面臨的設(shè)備安裝調(diào)試和后續(xù)維護(hù)等問題，解放資深工程師的生產(chǎn)力，提出了一種設(shè)備遠(yuǎn)程維護(hù)中心。遠(yuǎn)程維護(hù)中心的建設(shè)，通過對包裝設(shè)備控制核心可編程控制器PLC的遠(yuǎn)程控制，可以對賣出的設(shè)備實現(xiàn)全球化的遠(yuǎn)程實時在線調(diào)試，故障診斷，預(yù)防性維護(hù)等工作。
包裝設(shè)備的定義
包裝機械的分類名稱及代號參見國家標(biāo)準(zhǔn)GB7311-87，如下表：
|
包裝機械分類名稱 |
代號 |
包裝機械分類名稱 |
代號 |
|
充填機械 |
C |
灌裝機械 |
G |
|
封口機械 |
F |
裹包機械 |
B |
|
多功能包裝機 |
D |
貼標(biāo)機械 |
T |
|
清洗機械 |
Q |
干燥機械 |
Z |
|
殺菌機械 |
S |
捆扎機械 |
K |
|
集裝機械 |
J |
輔助包裝設(shè)備 |
U |
包裝機械涉及到的包裝產(chǎn)品來分，又涉及到了大量的行業(yè)，如食品包裝、飲料包裝、藥品包裝等。
遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)中心在飲料灌裝線上的實現(xiàn)
在飲料罐裝機械和生產(chǎn)線中，由于設(shè)備系統(tǒng)的點數(shù)較大，一般采用中型的PLC，如西門子S7-300，如下針對該系統(tǒng)如何實現(xiàn)遠(yuǎn)程，展開闡述。 
該系統(tǒng)采用西門子帶有Profinet接口的S7-315-2PN/DP控制器，并和生產(chǎn)線上的多個主控站MP277、工控機通過工業(yè)交換機組成了工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，在現(xiàn)場的工業(yè)交換機上，通過工業(yè)通訊模塊SY-RSCM300，連接到3G(電信的CDMA-1X制式)的上網(wǎng)模塊SY-3G，上到Internet網(wǎng)絡(luò)。
在遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)中心，本地的工控機裝有S7-300PLC的編程軟件Step7 V5.4，以及上位機的組態(tài)軟件WinCC，通過SY-RSCM300連接到Internet網(wǎng)絡(luò)。通過維護(hù)中心的SY-RSCM300和遠(yuǎn)端現(xiàn)場的SY-RSCM300的硬件設(shè)備的握手和通訊，通過公共的網(wǎng)絡(luò)建立了128位私鑰加密的安全傳輸通道，完成遠(yuǎn)程的控制系統(tǒng)程序級的在線診斷、上下載和現(xiàn)場視頻查看、數(shù)據(jù)采集等多種功能，為設(shè)備提供分鐘級別的維護(hù)和診斷響應(yīng)，并能夠依據(jù)客戶的要求提供運行的預(yù)警保障。
大部分的現(xiàn)場，布置網(wǎng)絡(luò)線不太方便，為此，通過在國內(nèi)已經(jīng)發(fā)展了2年，已經(jīng)普及了的3G網(wǎng)絡(luò)，快速搭建通訊通道。用戶可以根據(jù)現(xiàn)場不同的3G網(wǎng)絡(luò)信號強度，選擇不同的運營商，現(xiàn)有的有三種可選：中國移動的TD-SCDMA，中國聯(lián)通的WCDMA，以及中國電信的CDMA-2000。
整個運行維護(hù)中心結(jié)構(gòu)圖如下：
該中心，可以連接到多個現(xiàn)場，并具有同時采集多站點的信息，并能實現(xiàn)遠(yuǎn)程的程序級的維護(hù)和診斷的功能，還可以通過整個網(wǎng)絡(luò)的路由功能（西門子的變頻器等支持該功能，需要在安裝Driver Monitor時，嵌入到Step 7里進(jìn)行安裝），對現(xiàn)場的變頻器、觸摸屏進(jìn)行路由診斷和參數(shù)、程序修改。
遠(yuǎn)程維護(hù)中心工作原理
包裝設(shè)備的控制核心一般都由可編程控制器（PLC），變頻器或伺服電機組成。遠(yuǎn)程維護(hù)中心主要是通過對包裝設(shè)備的控制核心進(jìn)行遠(yuǎn)程控制實現(xiàn)的。遠(yuǎn)程維護(hù)中心和設(shè)備采用深圳市賽遠(yuǎn)自動化系統(tǒng)有限公司的遠(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM，可實現(xiàn)對PLC的遠(yuǎn)程程序上下載，在線調(diào)試等。通過PLC程序的在線診斷確定包裝設(shè)備的故障點，達(dá)到排故的目的。
包裝設(shè)備的運行狀態(tài)能實時的遠(yuǎn)程傳輸回遠(yuǎn)程維護(hù)中心，通過專業(yè)工程師的診斷可及時發(fā)現(xiàn)故障點，工作異常組件等，及時通知維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)。
對市場上需求量大的一些成套包裝生產(chǎn)線，如液體灌裝生產(chǎn)線、飲料包裝容器成套設(shè)備、無菌包裝生產(chǎn)線等，現(xiàn)場調(diào)試都需要多個資深工程師進(jìn)行安裝調(diào)試。通過本系統(tǒng)，工程師可多數(shù)在遠(yuǎn)程維護(hù)中心進(jìn)行程序調(diào)試，無需跑設(shè)備現(xiàn)場。
下圖為傳統(tǒng)的包裝設(shè)備和生產(chǎn)線的故障檢測和維護(hù)流程：
 
遠(yuǎn)程維護(hù)中心在安全檢查的意義
安全在任何一個行業(yè)都是第一關(guān)鍵詞，在包裝行業(yè)更是如此。在食品行業(yè)，安全檢測技術(shù)近年來發(fā)展迅速。目前，食品安全在包裝機械上的體現(xiàn)不只局限在簡單的物理參數(shù)的范圍，同時也要關(guān)注食品的顏色、原料等因素。包裝機械應(yīng)用的范圍在擴大，這樣不斷地為機械廠家以及自動化產(chǎn)品供應(yīng)商提出新的要求。
而遠(yuǎn)程維護(hù)中心的建設(shè)能有效的改變這一現(xiàn)狀，遠(yuǎn)程維護(hù)中心通過對包裝設(shè)備PLC遠(yuǎn)程控制，視頻的實時記錄，包裝設(shè)備運行數(shù)據(jù)的實時管理，對包裝的沒一道工序進(jìn)行有效的記錄，將故障，事故等進(jìn)行可溯源化。將有效的提高包裝設(shè)備的安全檢查。
運行維護(hù)中心的通訊數(shù)據(jù)安全
對于各種包裝設(shè)備的數(shù)據(jù)、程序傳輸安全方面，本系統(tǒng)將通過如下方式進(jìn)行保障：
1) 遠(yuǎn)程安全通訊模塊的應(yīng)用，不僅實現(xiàn)了工業(yè)數(shù)據(jù)從局域網(wǎng)向廣域網(wǎng)的擴充，并且其自帶硬件防火墻功能。它可對每一層的數(shù)據(jù)包進(jìn)行檢查和監(jiān)控，實現(xiàn)內(nèi)容過濾，入侵偵測，入侵保護(hù)等功能，并可對工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行S-link協(xié)議的轉(zhuǎn)換。
2) 遠(yuǎn)程安全通訊模塊還帶有身份認(rèn)證技術(shù)，可實現(xiàn)設(shè)備認(rèn)證和使用者認(rèn)證，使得工業(yè)數(shù)據(jù)只能在經(jīng)過了認(rèn)證的模塊直接傳輸，以及有認(rèn)證許可的操作人員進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取等。
3) 工業(yè)數(shù)據(jù)在Internet中傳輸過程中，采用S-link協(xié)議。這種協(xié)議是專針對工業(yè)數(shù)據(jù)廣域網(wǎng)傳輸所開發(fā)的。它是基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的不通用性，以及工業(yè)現(xiàn)場總線的特殊要求，以協(xié)議轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確和安全性為首要目標(biāo)的一種非公開密鑰方式的專用協(xié)議，采用了RSA算法，密鑰為128位加密非對稱密鑰，公鑰和私鑰結(jié)合使用的方式進(jìn)行加密。S-link協(xié)議的應(yīng)用確保了工業(yè)數(shù)據(jù)廣域網(wǎng)傳輸?shù)臋C密性，真實性和完整性。
4) 整個系統(tǒng)采用了虛擬局域網(wǎng) VLAN技術(shù)，各個設(shè)備在邏輯上劃分到了一個局域網(wǎng)中，滿足了工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性要求。同時，限制了工業(yè)數(shù)據(jù)只能在同一VLAN中傳輸，防止了數(shù)據(jù)在Internet上的廣播，提高了工業(yè)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴?/DIV>
5) 將所有歷史數(shù)據(jù)集中到遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心中，不僅為企業(yè)設(shè)備的升級和后續(xù)的維護(hù)工作提供的有力的數(shù)據(jù)支持。同時高素質(zhì)數(shù)據(jù)管理人員的管理，極大的降低了因為數(shù)據(jù)分散管理，帶來管理人員素質(zhì)參差不齊，管理混亂等問題，保護(hù)了數(shù)據(jù)的完整性和安全性。
6) 遠(yuǎn)程監(jiān)控維護(hù)中心中，將工程師的等級分為A、B、C三個等級。按照不同的等級設(shè)置訪問服務(wù)器的用戶名和密碼，并分配不同的工作權(quán)限。A級，可對所有設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)讀取，并能對所有設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作，能監(jiān)看所有設(shè)備的運行狀態(tài)；B級，只能對部分設(shè)備的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取，并對這部分設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作，能監(jiān)看所有設(shè)備的運行狀態(tài)；C級，只能監(jiān)看所有設(shè)備的運行狀態(tài)，不能讀取歷史數(shù)據(jù)，不能對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和操作。
結(jié)束語：
本系統(tǒng)有效解決現(xiàn)有包裝設(shè)備安裝調(diào)試，后續(xù)維護(hù)的問題，并且通過該運行和維護(hù)中心，真正實現(xiàn)數(shù)據(jù)和視頻的安全和穩(wěn)定傳輸，為設(shè)備提供診斷、維護(hù)、預(yù)警、調(diào)試等多種功能，并可以通過制造執(zhí)行系統(tǒng)MES與企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)ERP有效對接，實現(xiàn)企業(yè)管理層與底層設(shè)備的信息化，將MES系統(tǒng)從原有的局域網(wǎng)應(yīng)用，延伸到了廣域網(wǎng)，為廣大的設(shè)備制造商提供節(jié)省大量維護(hù)成本、并極大提供響應(yīng)的效率和客戶滿意度，是包裝設(shè)備信息化和工業(yè)化相結(jié)合的一個最佳的系統(tǒng)。
|
