工业以太网在远程监控中的应用

2015-01-28马伟娜

科学中国人 2015年17期

关键词：以太网远程监控

陈燕，马伟娜

1中国石油华北油田公司第四采油厂；2中国石油华北油田公司第五采油厂

工业以太网在远程监控中的应用

陈燕1，马伟娜2

1中国石油华北油田公司第四采油厂；2中国石油华北油田公司第五采油厂

随着经济全球化的发展和信息技术的应用，工业以太网和Internet技术的发展促使信息网络化已成为企业发展的重要方面，随着计算机技术的发展和普及，远程监测、监控领域也带来了技术方面的变革，工业以太网作为应用最广泛的局域网技术，凭借其开放性好、数据传输率高等方面的诸多优势，在远程监控领域得到了越来越广泛的应用。

工业以太网；远程监控

引言

现代的远程监控是在线监控系统，通过在工作现场安装各种监控设备实现异地对设备的实时诊断。目前工业以太网技术是远程监控技术的主流，在工业自动化领域，实时控制能力、信息传输的确定性和通用的操作性显得尤为重要，工业以太网可以结合其他的控制网络和诊断技术，完成分布数据的采集和设备的实时监控任务，减少人工监控成本，技术人员无需亲自到设备现场就可以等到设备的运行参数，实现工业生产的自动化，体现现代化工业操作水平。

1 、工业以太网在远程监控系统应用的意义

计算机、网络、通信技术的迅速发展，引发了控制领域的深刻变革，顺应经济全球化发展的要求，企业的生产过程不再局限于单一的生产区域，Internet的发展是现代企业通信传输的主要通道，许多企业迫切需要对不同地点的远端设备进行集中的控制。工业以太网的应用可以实时监测数据，同时客户快速的对不同的数据进行稳定可靠的传输。工业以太网的发展正逐步改变着自动化的系统结构，形成了以网络集成型的自动化控制系统为基础的现代企业管理系统。其主要意义在于：

(1)技术人员可以远程操作完成对现在工作的监视，进行参数设置与调整，发现问题及时处理。

(2)充分利用异地资源，不同地区的工作人员可以通过共享网络数据，针对问题共同分析提出相应的对策，更好的解决工作中的问题。

(3)加强了不同部门之间的合作，大型企业的一般生产部门分布在不同的地点，工业以太网的应用可以是企业更好的进行生产协调。

2 、工业以太网远程监控系统的主要内容

远程监控主要分为“监”和“控”两部分。其中“监”也就是远程监测,可以分为两大部分：一是对环境的监测,二是对设备的监测；“控”就是指远程控制,是指通过网络对远程计算机或设备进行操作。工业以太网的远程监控主要由信息管理层、过程监控层、现场控制层3个部分构成，通过远程客户端对设备进行监控。

2.1 信息管理层

信息管理层采用交换式以太网结构并通过网关及路由设备接入因特网。在该层中采用浏览器和服务器应用架构，通过服务器向远程用户提供Web应用，远程用户可以通过浏览器从服务器得到设备现场的实时数据，了解工作现场的实际情况，并按照一定的计算方式处理这些实时数据。信息管理层中的其它主要功能还包括办公自动化和信息综合处理等方面。

2.2 过程监控层

过程监控层中主要是通过工业交换机将信息管理层与监控设备进行连接，从而可以与信息管理层中主机进行数据的交换。过程监控层的功能主要是监测现场设备运行状况，并利用组态监控系统软件执行特定的任务，同时可以将设备信息下载到现场智能输入输出终端上，以供技术人员调整其控制算法和参数。

2.3 现场控制层

在现场控制层中，使用基于IP协议设计的嵌入式智能输入输出终端可以使不同的终端设备之间根据根据以太网协议进行相互访问。现场控制层的主要功能是进行设备现场数据采集和设备的控制。

3 、工业以太网在工业远程监控领域的优势和特点

工业以太网远程监控系统需要在工控网络和信息网络集成的环境下完成同业控制系统的不同要求，其主要特点如下：

(1)实时性：真正实现远程诊断和控制，信息管理层通过网桥连接到以太网，通过与Internet技术相结合可以实现预警和诊断，可以随时随地进行业务处理。

(2)互操作性：信息的传输和控制有明确的方向性，传感器将采集到的环境参数传输到监控中心，控制器提取中心数据在通过一定的算法传输给给执行设备，执行设备根据控制信息来执行对设备的控制，工业以太网技术又可以相对轻松的实现不同地点对不同工业设备进行实时监控。

(3)高效性：基于工业以太网的控制系统，成本低廉，传输速度高，布线简单，易于调试和排障，具有高度的灵活性和简单性，可以实现信息的快速采集与综合处理，大大的降低生产成本，有效的提高设备的生产效率。

4 、工业以太网在远程监控系统应用的发展趋势

远程监控技术大致经历了三个发展阶段：单机式监控系统，即使用一台计算机对设备进行监控；集中式监控系统，即由一台计算机控制多台计算机对设备实施监控；分布式的监控系统，即对设备进行分散控制，但是通过Internet进行远程的集中管理，工业以太网是基于IEEE 802.3(Ethernet)的强大的区域和单元网络，是一种基本的局域网介质接入技术，以太网在控制领域主要应用在煤炭、石油化工、电力、冶金、化工等行业，而且逐步成为控制领域的主流技术。