港口集尘器控制系统远程维护方案研究.pdf

第5期（总第2 40 期）2023年10 月机械工程与自动化MECHANICAL ENGINEERING A U T O M A T I O NNo.5Oct.文章编号：16 7 2-6 413（2 0 2 3)0 5-0 2 0 4-0 3港口集尘器控制系统远程维护方案研究史纪录（宁夏天地奔牛实业集团有限公司，宁夏银川7 50 0 0 0）摘要：随着港口集尘器在世界各地港口码头的不断推广应用，给港口集尘器控制系统的远程维护提出了挑战。通过研究港口集尘器应用现场状况和近年来互联网及现代控制技术的发展趋势，针对以PLC为控制核心的港口集尘器控制系统提出了三种远程维护方案。关键词：港口集尘器控制系统；远程维护；PLC中图分类号：TP273文献标识码：B0引言当前互联网在全世界的普及程度已经很高，随着近年来物联网技术和现代控制技术的蓬勃发展，各个工业生产现场对生产设备的自动化和易维护化程度要求也越来越高。结合不同技术和现场实地条件，搭建适合的远程维护系统，可以使工程师或者相关人员通过电话线、互联网、GPRS/3G/4G移动网络等方式对远程设备的运行状态进行实时在线监测。远程维护系统能有效缩短设备故障诊断时间、问题回复时间，提高工程师和维护人员的工作效率，保障设备开工率，减少用户因设备故障引起的损失，增强客户粘性和满意度。1需求分析港口集尘器作为治理干散货物码头必不可少的环保装备，在世界各地的港口得到广泛应用。当港口集尘器设备发生运行故障时，如果现场工作人员在经过初步检查后不能确定故障原因，就会向厂家相关技术人员寻求帮助，如果厂家技术人员在经过询问后也不能确定故障原因，就需要派遣维修工程师前往设备现场进行详细的检测和维修。因为港口集尘器的应用现场分布在全球不同地域，即使在不同区域设置相应的售后中心，但也会离各设备使用地点有些距离。这样，在维修人员奔赴现场的过程中，由于设备停产，导致作业现场的生产效率大大降低，同时维修人员需要差旅费用又增加了厂家的售后成本。通过搭建设备远程维护系统使得相关技术人员在工作地就能充分获取到设备的运行数据和相关参数，当故障发生时就能迅速对故障进行分析并给出解决方案。日常运行时就能实时获取现场设备的运行状况并形成日常运行数据库，从而为以后分析设备备件供应周期、检修和维护等服务循环时间打下坚实的基础。由此可见，远程维护系统不仅能让厂家和使用者对生产设备进行异地监控与维护，合理分配设备厂家、售后人员和设备使用者的资源，最大限度地保障现场设备生产时间，同时也降低了设备故障发生率和维修收稿日期：2 0 2 2-11-0 7；修订日期：2 0 2 3-0 6-2 8作者简介：史纪录（197 8-），男，山东临沂人，工程师，本科，主要从事工厂自动化及智能制造方面的工作。时间，最大程度地提高了设备有效利用率。另外，通过远程维护系统的监测，相关人员可以根据返回的数据验证其设计的目的是否达到，其中还存在哪些缺陷需要从设计角度去完善，哪些部件需要改进其工艺设计，哪些功能是目前的产品所不能通过改进实现的，必须进行开发新产品去满足，这些都是远程维护系统带来的新价值和战略财富。2远程维护方案研究港口集尘器控制系统以PLC为控制核心，远程维护方案基于PLC进行设计搭建。PLC的品牌有很多，为了方便对远程维护方案的研究，本文所有方案均以西门子系列PLC为例进行研究。2.1基于Modem拔号的TeleService远程维护方案该方案为西门子PLC的远程维护方案的标准配置，应用的主要硬件有两个Modem、两根电话线、TS-Adapter,软件主要有 TeleService 和相应的 PLC编程软件。PLC和远程电脑分别位于方案的两端，两者之间通过各自的Modem和电话线接人有线电话网络，从而实现远程电脑与PLC之间的远程访问，实现方案如图1所示。PG/PCModem图1基于Modem拨号的TeleService远程维护配置图Modem可以是电脑本身自带的产品，也可以是其他的相关产品，只要具备拨号功能即可。远程电脑(PG/PC)可以是任意品牌，但核心点在于需在此电脑上安装TeleService软件，此软件会自动建立拨号连接，从而实现基于Modem的远程拨号连接。TSAdapter是PLC的专用设备，不同厂家、相同厂家不同系列PLC都有可能不同，因此应根据实际使用的PLC型号进行选择，否则会建立连接失败。根据图1可知，远程拔号连接是建立在安装于电话网ModemTS-AdapterPLC2023年第5期PG/PC上的TeleService软件和TS-Adapter之间的，由此得到该方案的特点就是从远程电脑到现场设备的PLC之间都要通过线缆进行物理连接，整个线缆中传输数据的安全性是由TeleService软件通过自身的安全机制来保证的。本方案的优点是操作方便、成本可控、容易实现，缺点是数据传输的速度和稳定性取决于Modem拨号连接所经过的有线电话网络的速度和工作状态，因此时常会出现拔号连接中断或者数据传输速率不稳定的现象。2.2通过建立VPN通道实现远程维护VPN(VirtualPrivateNetwork）就是虚拟专用网络，属于远程访问技术，一般是指在公用网络上架设专用网络进行必要的加密通讯，以实现特定的网络通讯安全需求，而且由于其特殊的访问控制技术和各种可定制化加密协议，使得连接在公共网络上的两个及以上不同用户之间搭建一条私有的通讯通道，实现稳定、安全、专用、高效的数据传输成为可能。该技术在安全、准确传输数据的同时，便于连接、容易控制，而且成本低廉山。VPN通道建立方式主要有两种：第一种方式是搭建VPN服务器，VPN服务器隔绝了服务器所在的本地网络与公共互联网之间的直接联系，所有的远程访问本地网络的行为都需要经过VPN服务器的安全检测后才能到达本地网络的目的主机；第二种方式是利用集成VPN功能的路由器或者是硬件VPN设备搭建VPN通道。通过对比上面两种建立方式可以看出：第一种方式可以一次性接入更多的远程访问连接，但是成本高且技术复杂；而第二种方式虽然连接的远程访问数量有限，但是技术简单、维护方便、周期短且成本低。在港口集尘器设备数量较少的应用场景下，选择第二种方式是经济合理可行的。第二种搭建VPN通道的典型拓扑结构如图2 所示。Internet网络接入设备PG/PC路由器VPNchannel路由器图2 VPN通道的典型拓扑结构从图2 的拓扑结构中可以看出，搭建VPN通道需要的硬件设备有PG/PC、两个路由器、两个网络接人设备、若干设备间连接线缆、设备现场所用的西门子系列PLC。软件需要的是TIA或者Step7等西门子编程软件。PG/PC和现场设备所用的PLC都通过连接线缆连接到集成有VPN功能的路由器上，路由器再通过网络接人设备连接到互联网。此方案的配置可分为以下五部分进行：（1）路由器的基础配置：给路由器上电后，用网线连接电脑与路由器，在电脑中打开浏览器，在地址栏中输入路由器说明书中给出的默认网址如192.16 8.1.1，根据页面指示需要输人用户名和密码才能登录路由器的设置页面。路由器的所有设置选项都可以在此找到，基础设置中最主要的就是选择网络连接类型，本文选择以太网连接，如果在国内多选择PPPoE网络连接，如果在国外则按当地网络连接方式选择。国内PPPoE的网络连接需要宽带账号和密码，申请时运营商会告知，连接方式则选择“自动”。这样每次路由器重新上电后都会以PPPoE的拨号方式自动连接至互联网。史纪录：港口集尘器控制系统远程维护方案研究网络接入设备205（2）路由器的本地网段设置：网段设置没有特殊之处，在私有网段中选择一段就可以，比如其中一个路由器的设置在此选择17 2.18.53.1，子网掩码设置为255.255.0.0，并打开动态主机配置功能，网络地址池为从17 2.18.53.48 开始的52 个地址，即动态主机地址配置区间为17 2.18.53.48 至17 2.18.53.9 9，最后一定记得保存一下才能生效。其他的设备按相同方式设置即可，但要注意不能设置成重复的网段。（3）动态域名解析服务的配置：是否需要进行此项配置取决于采用的互联网接入方式，由于本方案选择通过PPPoE拨号上网方式，其获得的是动态IP地址，是不能直接用于搭建VPN通道的，所以需要通过动态域名解析服务来实现。我们可以在一些提供免费DDNS服务的网站（比如花生壳）上申请免费的域名，前提是路由器本身支持此服务，本方案申请到的域名为 和。在路由器的动态域名解析页面上，将上面的域名和相关参数分别填写完整，就可以实现动态域名解析功能。（4）搭建VPN通道：搭建VPN通道中的几个重点步骤是建立隧道、选择隧道协议、设定通道两端连接的网段。本方案建立的隧道名称为Hoper，并且使能该隧道，然后选择隧道协议，一般路由器都支持PPTP、L2 T P、I PSe c、O PENV PN和 SSLVPN这些协议，只要选择其中一种就可以，本方案选择IPSec-其安全协议选择AH和ESP中的ESP作为隧道中通信数据的安全保障，最后将上面第二项中规划的双方的网段地址设定好，按同样的步骤将另外一台路由器的VPN通道搭建好。这里的重点就是要保持两台路由器隧道协议及其安全协议的一致性，否则将导致通信失败。（5）现场PLC的组态：将PLC的以太网参数地址设置为其所在网段地址池中的任意一个地址即可，这里设置IP地址为19 2.16 8.10.55，然后激活PLC的“使用路由器”功能并添加路由器的IP地址19 2.16 8.10.1，完成组态。保存设置并编译无误后将所有参数下载至PLC后，就可以利用搭建的VPN通道在远程通过西门子Step7或TIA等编程组态软件对设备应用现场PLC进行访问和维护了。2.3基于GPRS/3G/4G无线DTU模块的PLC远程维护方案DTU模块是使用数据透传方式将远程电脑虚拟串口发出的数据打包后转换为IP数据格式或者将IP数据解包后转换为虚拟串口可识别的数据格式后，通过无线通信网络进行数据透明传输的终端设备。也就是相当于远程电脑的数据在发出后被包裹了一层防护层，在数据到达目的地前又把防护层给剥离掉，对于通信的两端来讲，这个过程是透明的，数据不受任何影响。下面以某4G无线DTU模块为例进行配置说明。常用的4G无线DTU模块透传模式拓扑结构如图3所示。具体配置步骤如下：（1）D T U 模块的注册：DTU模块要在其服务器网站上注册后才能使用。登录设备服务器网站并注册后，生成后面驱动界面登录密码的同时，在账号下添加DTU模块，系统还会生成在串口服务器绑定设备用的SN号，然后在串口服务器内绑定DTU模块就可以了，最后再将串口服务器的参数修改成与PLC的参数一致，整个DTU模块的准备工作就基本完成了。206（2）D T U 模块与现场PLC的硬件连接：选择一个位置较高且周围遮挡少的位置将DTU模块的天线安装好，在其附近固定DTU设备。用通信电缆将DTU通信口与PLC通信口之间连接起来3。（3）远程操作站的配置：远程端操作站需要能够接入互联网，在电脑上安装从服务器网站上下载的PLCPPIRS485DB9M图34G无线DTU模块透传模式拓扑结构3结束语每个应用现场的实际情况和对港口集尘器控制的要求各不相同，但这几种远程维护方案总有一种是可以适合现场应用的。通过实施远程维护，设备维护人员、使用单位的管理人员、厂家工程师可实时了解设备的工作状况和相应的运行参数，并进行适当的维护维修，为设备正常运转提供了可靠保障。同时，随着人工智能技术、物联网大数据、云平台技术的兴起和发展，Abstract:With the continuous popularization and application of the Eco-hopper in ports and terminals all over the world,it is achallenge to the remote maintenance of the Eco-hopper control system.By studying the application field situation of the Eco-hopperand the development trend of Internet and modern control technology in recent years,three remote maintenance schemes are providedfor the Eco-hopper control system with PLC as the control core.Keywords:Eco-hopper control system;remote maintenance;PLC（上接第2 0 3页）3变压器电气试验总结进行电气试验，能够发现变压器各部件、各类型的故障，如表1所示。表1变压器电气试验与故障诊断试验类型故障诊断能够发现：绕组焊接存在虚焊、匝间层间绝缘击直流电阻试验穿、分接开关触头氧化、匝间存在并联支路、引出线受损等能够发现：变压器整体或部件的受潮和脏污情绝缘电阻试验况，瓷件破裂、引线接壳、器身内铜线搭桥、绝缘部件破裂、铁芯接地等发现各部件绝缘不良隐患，这是鉴定变压器绝缘交流耐压试验强度最直接的方法，判断变压器能否投入运行能够发现：变压器结构件或箱壁的附加损耗发短路试验热、有载调压变压器匝间短路、低压绕组导线短路或换位错误Application of Electrical Test in Transformer Fault Analysis(Shanxi Jincheng Gantai Security Technology Co.,Ltd.,Jincheng 048000,China)Abstract:Electrical tests are carried out on the newly put into operation or overhauled power transformers in order to find the hiddendangers and faults in the transformers.Firstly,the common fault types and causes of transformer are analyzed.Secondly,therelevant points of power transformer test are summarized from the aspects of test purpose,wiring principle and matters needingattention.Finally,the relationship between transformer electrical test and fault type is summarized,which has certain significancefor transformer test and fault diagnosis.Keywords:transformer;fault;electrical test机械工程与自动化DTU驱动，打开界面用模块的序列号及注册DTU时生成的登录密码登录，配置虚拟串口并将其连接至服务器。打开PLC编程软件如Step7或TIA，将PG/PC设置为虚拟出的串口就可以实现对现场设备的PLC程序进行监控，以及下载或上传梯形图。4GGPRS通信电缆4GDTU将它们与现有的远程控制技术融合将远程维护系统推向更智能、更便捷、更实用的新高度已经成为可能。参考文献：1曹宇昕，刘新，宫迎辉，等.PLC远程维护方案的研究J.制造业自动化，2 0 17（5）：54-58.2李正训.浅谈PLC远程监控、故障诊断分析系统J.中国高新技术企业评价，2 0 15（1)：8 5-8 7.3刘红垒，王玺联.基于3G的PLC程序的远程维护系统实现J.中国科技信息，2 0 13（16）：8 8.Research on Remote Maintenance Scheme ofEco-Hoppers Control System(Ningxia Tiandi Benniu Industrial Group Co.,Ltd.,Yinchuan 750000,China)2016(1):109-110.2任广福浅析变压器过励磁故障的原因及预防J江西煤炭科技，2 0 11(2)：12 7-12 8.3陈勇电力变压器的电气试验与继电保护J电子技术与软件工程，2 0 2 2(17)：115-118.4康金生电力变压器电气高压试验技术要点探讨 科技视界，2 0 2 1(2 3)：50-51.5罗睿影响变压器试验的主要因素及故障分析J科技风,2 0 2 0(2 9):12 2-12 3.XI Teng-zhi2023年第5期远程操作站SHI Ji-lu4结束语本文总结了电力变压器常做电气试验项目，包括直流电阻试验、绝缘电阻试验、交流耐压试验和短路试验，通过分析各类试验的试验目的、试验方法、试验原理接线，可以提高电力变压器试验人员的理论素养和实操能力，对于提高变压器修试工作安全水平具有指导意义。参考文献：1刘俊，变压器运行维护与故障分析J江西煤炭科技，