张慕乔，玄子玉

（佳木斯大学 信息电子技术学院，黑龙江 佳木斯 154007）

0 引 言

PLC下远程监控及故障诊断机制是计算机网络技术、电子技术与故障诊断技术相结合的产物。从远程监控系统的结构和控制要求来看，PLC远程监控及故障诊断系统已经基本实现了系统工作环境、感染源种类因素分析和电源、软件抗干扰能力的优化。以故障诊断方法为依托，对PLC远程监控系统进行优化，可以为设备诊断和检测技术的发展提供一定的技术支持。

1 PLC远程监控系统的工作原理

PLC远程监控与诊断系统建立在远程网络通信技术基础上，可以借助远程网络通信系统实现数据通信与传输[1]。系统占用所安装的现场传感器具有信息采集功能，与之相关的数据库系统会将设备传感器获取的信息进行信号转换，进而借助网络通信技术将经过信号处理的信息传送至远端控制系统。此时，远程工程师需要分析处理系统接收的信号，并要评估设备的运行状态。这一过程中，PLC主要借助Modem与网络系统相连，并借助PLC技术构建网络与上位机之间的数据传输路线。根据远程评估的结果，远程工程师可以借助标准化的操作规范开展远程诊断，并要将诊断结果传递给一线人员，进而有效解决故障。

从PLC远程监控系统的数据传输方式来看，RS-232和RS-422是PLC与监控微机距离较近情况下进行数据传输的主要工具。如果PLC与监控微机超出一定范围，相关人员需要借助数据通信布线方式进行数据传输。西门子S7-200控制器是部分单位使用的PLC控制器型号。这种设备可以由用户自主设定通信方式，所拥有的自由口通讯功能可以让它与多个通讯接口设备进行数据兼容互联，进而有效提升控制系统的灵活性。

2 PLC下远程监控及故障诊断的特征

集成化、高效化和集约化是工业系统未来一段时期的主要发展方向。工业系统表现出来的高速化和高效化特征，对远程监控及故障诊断系统的可靠性提出了较严格的要求。系统失效和设备故障问题的出现，往往会带来严重的经济损失。一些与民生项目有关的工业系统出现的系统故障问题，甚至会严重影响社会稳定。从我国工业体系的发展现状来看，可靠性、智能化和实时性是现阶段PLC下远程监控系统的主要特征。现阶段，我国工业系统具有一定的复杂性，远程监控系统的可靠性可以为工业设备的稳定运行提供保障。工业领域的设备集成与自动化趋势，给远程监控与诊断系统设备运行过程中出现的异常和故障情况的监测能力提出了一定挑战。工业设备工作的连续性是系统实时性的主要影响因素。在设备工作连续性因素的影响下，监控系统和诊断系统需要及时处理设备监控过程中出现的过程与状态参数。

3 PLC下远程监控体系的系统构成

一般而言，PLC下远程监控及故障诊断系统主要由三部分组成：系统的数据采集端、系统的数据传输端和系统的管理中心端。一些机构使用的远程监控体系采用了GPRS技术、CDMA技术、TD-SCDMA技术和CDMMA200-EVDO技术等较为先进的无线通信技术。上述通信技术的应用，可以使系统在无需布线的情况下实现整个区域的无缝隙覆盖，也可以将一些需要管理的现场设备纳入这一系统。在系统的管理中心，人们可以对各个现场设备收集的机台状态参数进行实时监控，并利用管理中心开展数据收集、分析和整理工作。也可以借助管理中心将执行指令下发到各个现场设备，以便远程诊断和保护多台机型。系统中配备的网络视频监控系统，可以使维护工程师通过登录视频监控系统的方式观察现场的情况[2]。图1为故障诊断系统。

图1 故障诊断系统系统

3G无线路由器、无线网络摄像机和监控中心的VPN防火墙，也是远程监控体系中不可缺少的内容。现阶段，InRouter700系列路由器，是电力、工业、交通运输和金融证券领域常用的滤波系统。这一路由设备可以借助以太网技术和智能协议处理等功能，满足工业的远程监控联网需求。这一类产品中具有的VPN功能，可以强化无线路由系统的安全性，进而避免出现数据窃听或数据篡改等问题。PICAM无线网络摄像机的应用，可以借助M-JPEG硬件压缩技术提升视频图像的清晰度，也可以有效提升视频图像在局域网或广域网中的传输速度。与之相关的IPCAM视频数据传输机制建立在TCP/IP协议基础上，内部配置的Web服务器可以有效支持Internet Explore功能。因而，人们也可以借助网络控制摄像机管理图片。监控中心的VPN防火墙离不开监控中心构建的IPSec VPN系统。利用这一系统与现场自动化设备之间建立无线通讯联系，是优化系统安全防护能力的重要措施。

4 PLC下故障诊断方法

4.1 数字模型故障诊断方法

数字模型故障诊断方法建立在PLC下远程监控及故障诊断系统的数据采集技术基础上，对系统的可测量运行信息和数学模型先验知识故障信号进行对比检测，是数字模型故障诊断方法的主要特点。在远程监控及故障诊断系统的实际应用过程中，人们可以将数字模型故障诊断放大地看作是一种分离系统故障的诊断方法。实际应用阶段，残差产生阶段和故障决策阶段是数字模型故障诊断方法包含的两大主要故障处理阶段。残差产生阶段，远程监控及故障诊断系统可以借助控制系统的输入信号残差和输出信号残差，对整个系统可能出现的故障进行分析。如果输入信号残差值和输出信号残差值均为0，表明系统在实际运行过程中并没有出现故障。在残差被检测出存在故障后，数字模型故障诊断方法会转入故障决策阶段。此时，人们可以借助阈值设定及统计决策模型中的一些特定概率比，确定故障的解决方案，并在此基础上完成数据模型故障PLC远程监控诊断工作。

4.2 可测信号故障诊断方法

利用一些可以直接测定的输入信号、输出信号变化关系及变化趋势对故障问题进行整体诊断，是可测信号故障诊断方法的主要内容。输入、输出信号的小波变化故障诊断和借助数学形式表达的故障诊断流程，是可测信号故障诊断的主要流程。PLC远程系统在第一流程中可以以系统输出的幅值、频率和相位值等参数为依据，分析信号与故障源之间的关系。基于数学形式表达的故障诊断方法主要包含批分析法、概率密度法和功率谱分析法。利用上述方法计算输入信号与输出信号之间的波动差异性，是完成可测信号故障运行诊断的重要方式。

4.3 人工智能故障的诊断方法

PLC远程监控机故障诊断体系中使用的人工智能故障诊断方法主要由以下内容组成：一是故障树诊断法；二是故障专家诊断法；三是模糊识别诊断法；四是模糊数学诊断法。故障诊断过程中使用的故障树诊断法，与系统及设备内部特定时间的逻辑结构图之间存在一定联系。子系统部件故障之间的逻辑结构关系图也是主层次故障树分析法应用过程中不可忽视的因素[3]。故障专家诊断法是相关专家借助视觉、听觉和触觉获得的客观事实对系统故障进行分析的故障分析方式。模糊诊断识别法建立在离线分析法和在线诊断分析法的基础上，可以借助上述两种技术对系统故障表象特征向量值进行分析，其中向量函数识别机制在模糊识别诊断机制中发挥着至关重要的作用。模糊数学诊断方式是借助模糊集聚分析系统不同水平子集之间的关系的故障分析模式。不同水平子集之间关系的分析结果可以成为故障判定的成因向量。对此，人们仍然可以借助故障模糊合成法完成对故障的远程诊断。

5 结 论

在现有的工业发展模式下，PLC远程监控机故障诊断方法需要拥有安全可靠性、系统智能化和实时性特征。这一故障诊断体系使系统在无需布线的情况下实现整个区域的无缝隙覆盖，也可以将一些需要管理的现场设备纳入这一系统。此外，在发挥网络远程监控技术的数据共享功能的基础上，人们需要不断完善监控系统的故障诊断信息交流的快速性和交互性。

参考文献：

[1] 梁永华.PLC远程监控和故障诊断方法分析[J].山东工业技术，2017，（11）：223.

[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，2015，（1）：85-87.

[3] 韩丽婷.基于PLC的远程监控和故障诊断[J].科技风，2013，（17）：103.