机械制造设备远程监控与故障诊断技术

刘建祥

摘 要：机电设备故障诊断技术已逐步发展成为一门独立的跨学科综合信息处理技术。本文简要分析了制造设备远程监控诊断系统的网络结构，阐述了远程诊断的工作模式和基本原理。同时，着重讨论了如何实现远程监测和诊断的技术问题。

关键词：制造设备 远程监控与诊断 全新发展时期

随着科学技术的不断发展，现代制造技术和系统也得到了迅速发展。设备状态监测和故障诊断作为关键环节之一，在研究中取得了良好的效果。随着现代社会的不断发展，机械制造业的需求也在不断增加。状态监测与故障诊断已逐步发展成为跨多个领域的独立综合技术。随着相关技术的不断发展，在设备诊断技术领域，设备的远程监测与诊断已成为一个研究热点，发挥着非常重要的作用。

一、远程监控与诊断的基本原理

（一）远程监控与诊断系统的总体结构。现场监测诊断子系统一般由软件系统、PC机和采集信息系统三部分组成。该子系统的主要功能是以诊断系统为媒介，对运行中的机械设备进行诊断和监控。在监控过程中，可以对机器进行具体的诊断和复制。同时，还可以对机械运行过程中产生的所有数据进行分析和统计。通过该子系统可以实现对监测信息的采集、处理和存储。监测信息综合处理后，以互联网为传输媒介，将采集到的数据和请求诊断报告发回远程诊断中心服务器。一般来说，远程诊断中心主要有下面几个功能：

1在设备运行过程中，实现了对PLC数据的实时采集，并通过远程网络对运行中的设备引起的故障进行诊断，找出故障原因。

2负责对远程网络传输的实时监控信息进行分析处理，综合处理设备管理专家的意见，找出故障原因，讨论解决方案。

3当设备因故障不能正常工作时，应提供远程设备诊断指导，设备恢复正常运行后，还应负责设备的运行指导。

4设备运行过程中产生的所有数据均保存完好，为制定诊断措施提供数据依据。

5在设备故障分析中，可以为诊断和分析提供许多新的方法和理论。当条件允许时，可以验证这些方法和理论，以确定其适用性。经过验证，这些新的科学技术方法可以应用于实际生产过程，有效地提高生产效率。

（二）远程监控与诊断系统的工作模式。一般来说，远程监测和诊断系统主要由本地诊断和异地诊断组成。

1本地诊断。当子系统或被监测设备因故障不能正常工作时，安装在设备下的信息收集器将采集和处理设备传递的故障信息，并负责将信息传递到本地故障诊断专家系统。当诊断系统接收到信息时，负责诊断的机器将输入该信息。进行自动诊断，找出故障的具体原因。如果这种诊断方法找不到故障原因，可以采用远程诊断。

2异地远程诊断。远程诊断一般由电子邮件和实时诊断两部分组成。两种诊断模式之间也存在一些差异。主要区别在于，在使用实时诊断模式时，网络可以与现场专家讨论，也可以与现场监控人员讨论设备故障，在某些情况下，实时监控也可以用来得出全面的診断结论。在这种模式下，负责诊断的专家只能通过对现场传输的设备数据进行分析和推测，得出最终诊断结论，并通过电子邮件将最终诊断结果发送回现场。

二、远程监控与诊断实现的关键技术

（一）数据压缩与传输技术。对于远程诊断系统，在实际应用过程中，需要传输和存储大量的图像、声音和数据。在这些信息的远程传输中，通常会造成大量的损失，并在一定程度上增加成本。因此，如何在保证图像和声音质量的基础上实现声音和图像的传输，以及如何通过压缩来减少图像和声音数据已成为亟待解决的问题。一般来说，远程诊断的故障信息主要包括视频信号、数据信号、控制信号和音频信号。由于信号的不同，对传输有不同的要求。通常情况下，这些信号的传输需要网络作为媒介，但由于通信网络的多样性，压缩后的故障信号不能通过所有的网络通道传输。为了实现故障信息的快速、高清晰度传输，数字化传输速率至少达到384 kbs以上。从网络传输的现状来看，只有综合业务数字网、数据数字网和专用线才能满足这些要求。因此，在进行数据传输时，必须利用这些网络实现故障诊断信息的及时有效传输。

（二）远程诊断专业系统的开放性。一般来说，远程诊断和传统诊断在本质上是不同的。对于传统的诊断专家系统，知识库是半封闭或封闭的，设计人员通常负责修改和输入知识库的结构和知识。对于远程诊断专家系统，知识库是一个基于Web数据库的开放式结构。它只需要一个简单的设计框架。在知识库的建设和维护中，设计师不仅要对知识库的完成负责，还要对知识库的参与者和广大用户负责。如何设计这种开放式远程诊断系统是实现远程诊断技术的关键。

（三）虚拟现实技术。通常，通过多媒体和虚拟现实技术，系统的状态可以被生动地表达出来。虚拟现实的一个特点是其交互性和沉浸性。通过对真实场景的再现，改变后的实体对象的场景可以以三维图形的形式显示出来，也可以直接进入再现场景发挥其实际作用。目前，VRML 2.0已经成为互联网上的虚拟现实语言标准。在虚拟建模工具的支持下，对需要诊断的对象建立了虚拟模型，从而真实地反映出这些故障，进一步提高了故障诊断的准确性。

（四）网络系统的安全性设计。随着现代信息技术的不断发展，网络安全已成为信息技术发展的主要障碍。对于远程诊断网络，主要保证其安全性。只有在网络诊断处于相对安全的环境中，远程诊断和监测才具有现实意义。因此，在设计远程诊断系统时，必须充分考虑整个系统的安全性，保证网络信息的可用性、保密性和完整性。一般来说，可以使用数据加密技术、密码系统和防火墙技术来保证网络运行的安全性。

三、结束语

综上所述，设备远程监测与诊断是集通信技术、故障诊断、虚拟技术和计算机信息技术于一体的新技术领域。该系统对提高企业的竞争力起着极其重要的作用。可以预见，随着现代科学技术的不断发展，远程诊断技术的研究和应用将逐步进入一个新的发展阶段。

参考文献：

[1] 王文利.段宝岩.刘宏.基于网络的机械设备远程监测与故障诊断[J].制造自动化，1999（4）：32-35.

[2] 张莉.袁楚明.陈幼平.周祖德.设备远程诊断系统的建立及实现技术[J].华中理工大学学报，1999（12）：50-51.

[3] 任伟.王坚.张浩.制造企业工业现场远程监控系统的设计与开发[J].组合机床与自动化加工技术，2000（5）：29-31.

[4] 袁楚明.陈幼平.周祖德.机械制造设备远程监控与故障诊断技术[A].机械与电子，2001（2）：54-57.

[5] 刘丽.关于机械制造设备远程监控与故障诊断技术的研究[J].河南科技，2013，10（22）： 134-136.

[6] 袁楚明，陈幼平， 周祖德.机械制造设备远程监控与故障诊断技术[J].机械与电子， 2015， 22（02）： 154-157.