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1、1远程设备维护控制组网解决方案济南鲁控自动化有限公司2一、项目概述随着数字技术和计算机技术的日益发展和提高,以一些重型大型设备应用越来越广泛。大型设备故障对用户造成的停机损失很难解决，故障诊断也相对复杂得多，而如何迅速、正确地进行故障诊断和排除相应故障是保证大型设备正常运转的核心问题。在此提出了建立基于 Internet 完成大型设备的远程维护和故障诊断系统的构想。很多公司大型设备中的电气控制部分主要由 PLC、HMI 等核心设备组成，当现场的大型设备出现异常故障的时候，维护工程师通过调试、维护 PLC、HMI 等设备实现故障排查以及状态数据监控。二、项目需求很多大型设备公司在为国内外客户提供
2、先进的技术和优质的产品之外，更是考虑到如何提供更加完善的售后维护服务，更好更快更精准为客户解决设备故障问题，减少设备因为故障而停机带来的损失，快速响应设备故障维修。目前很多大型设备公司提出通过远程方式准实施监控现场重工装备的异常运行状态，采集相关数据了解掌握重工装备当前情况，及时判断故障；并且在必要时候能够通过远程的方式实现对设备进行变量参数修改以及逻辑程序更新等功能，及时恢复现场设备运行。以前工程师需要到现场才能够针对设备进行调试、诊断，现在通过远程方式也能够实现对现场的设备进行相关操作。三、远程维护解决方案在传统行业内绝大部分设备制造商还使用现场维护模式：仅当客户的设备产生故障之后，通知设
3、备制造商，此时设备制造商才会派工程师到现场为客户解决问题，从而导致客户的设备停机故障时间较长，耽误客户设备使用，整体响应时间过长造成客户不满意。并且此方式要耗费大量的人员自愿和出差费用。3结合大型设备行业特点，为用户提供远程维护系统：通过远程诊断现场 PLC 设备的运行状态数据，可以根据相关数据分析设备的异常运行情况，分析后能够及时掌握设备时候会出现什么样的故障，通过远程维护 PLC 设备能够做到及时响应设备故障，快速解决设备故障问题，减少了现场设备因为故障原因导致设备停机，避免给客户带来更大的损失。基于众多大型设备公司提出的需求，我们推出远程设备监控维护系统解决方案4四、方案设计依据4.1
4、安全性和可靠性考虑到自动化控制系统对数据有一定的特殊需求，在整个系统设计中要充分考虑到数据的安全问题，在设备的选型上着重衡量设备的可靠性，以确保整个系统安全、可靠运行。4.2 技术先进性和实用性保证满足工业自动化用户应用的同时，又要体现出无线网络系统的先进性。在网络设计中要把先进的技术与现有的成熟技术和标准结合起来，充分考虑无线网络应用的现状和未来的发展趋势。4.3 灵活性和可扩展性根据工业自动化用户未来应用的需要和变化，应具备充分的接入能力和可扩展性，包括多种接入方式的提供和接入的可扩展性，带宽的扩展与速率的平滑升级以及处理能力的可扩展性，最大程度地减少对网络架构和现有设备的调整。4.4 可
5、管理性考虑到工业自动化下端设备分布比较分散，维护困难程度比较大，方案采用集中管理的网络架构，实时监测设备的运行状态，并可通过大型设备维护中心对下位机进行远程设置。4.5 兼容性和经济性兼容性，能够最大限度地保证网络现有各种计算机软、硬件资源的可用性和连续性；经济性，在充分利用现有资源的情况下，最大限度地降低网络系统的总体投资。有计划、有步骤地实施，在保证网络整体性能的前提下，充分利用现有的网络设备或做必要的升级。5五、远程设备监控 VPN 组网5.1 网络拓扑5.2 方案说明设备现场（PLC 具备以太网接口）：6现场的各个设备现场站点位置十分的分散，每个设备具备一台 PLC 设备以及工业级无线
6、路由器设备，其中 PLC 实现现场数据的采集工作，工业级无线路由器负责数据传输工作，与调度中心实现信息交互。现场的 PLC 通过以太网方式与路由器相连，组成局域网，局域网内的 IP 地址信息可以根据实际情况规划。工业级无线路由器通过拨号接入互联网，通过和远程维护中心 VPN 路由器设备建立VPN 数据传输隧道，实现与远程维护中心通讯，交互数据，接收远程维护中心下发的控制指令。远程设备维护中心：7远程设备维护中心具备 VPN 接入路由器，编程电脑服务器等设备以太网方式连接，组成局域网。远程设备维护中心通过 VPN 接入路由器设备接入互联网，维护中心运行相关编程软件和组态软件。远程设备维护中心通过
7、 VPN 隧道与现场无线路由器建立通讯连接，从而实现维护中心与现场设备站点实现相互通讯，并且可以调看现场数据等，并且可以通过远程方式针对现场设备进行参数调试设定等功能。维护中心服务器收到现场各个设备站点的数据后能够及时了解到各个现场的工作情况。便于管理人员能够快速及时了解各个设备站点的运行情况，提高了相关管理工作和数据采集工作的效率。出差维护工程师：身处异地的维护工程师会由于多种原因参与到远程的客户支持中。维护工程师可以接入 Internet，通过登陆 VPN 方式连接远程维护中心，与客户现场的设备建立连接，实现维护工作。承载网络：远程设备维护中心采用 ADSL 等有线网络接入互联网。 中心一
8、般 2M 带宽即可以满足需求。具备固定的固定 IP 地址现场各个站点通过 3G 无线网络连接，快速接入互联网。中心与现场通过 VPN 技术建立数据传输隧道，从而保证数据传输的安全性。85.3 数据安全性1）采用 IPSec 加强数据传输的安全性：远程维护中心通过位于网络最外端的 VPN 接入路由器/防火墙方式接入到运营商网络。现场设备站点的工业级 3G 路由器与医疗维护中心 VPN 接入点路由器/防火墙建立 IPSec vpn 通道，对传输的数据进行加密，可以防止数据被访问和篡改，提供了网络应用更高的安全性。现场设备站点与远程设备维护中心进行数据交互都是在 vpn 隧道内进行数据传输，能够有效
9、保证数据传输的安全性。VPN 主要采用了隧道技术、加解密技术、密钥管理技术和使用者与设备身份认证技术。VPN 通过建立一个隧道，利用加密技术对传输数据进行加密，其中隧道内传输数据安全可靠。虚拟专用网均采用加密及身份验证等安全技术，保证连接用户的可靠性及传输数据的安全和保密性。 隧道技术：隧道是利用一种协议传输另一种协议的技术，即用隧道协议来实现 VPN 功能。 加解密技术：加解密技术是数据通信中一现较成熟的技术，VPN 可直接利用现有技术实现加解密。 密匙管理技术：密匙管理技术的主要任务是如何在公用数据网上安全地传递密匙而不被窃取。 使用者与设备身份认证技术：使用者与设备认证及时最常用的是使用
10、者名称与密码或卡片式认证等方式。2) 企业防火墙/路由器设备安全功能远程设备维护系统中心都应具备防火墙等网络设备，通过防火墙做到隔离企业内网和外网，并且可通过设置不同的访问策略，来控制网络访问，从而保证生产系统的安全。5.4 无线组网方案优势基于远程设备维护系统，可获得满足以下特征的系统：1、 监控现场网络无人值守，3G 无线工业路由器 7*24 小时在线。保证远程设备维护系统数据实时采集。92、 工业无线路由器具备链路自愈自恢复特性，保证远程设备维护系统数据传输的稳定性。3、 监控现场网络接入无需运营商布线，3G 无线工业路由器通过遍布全球的 2.5G/3G 网络快速接入网络，具备快速组网、
11、灵活组网、便于维护等特性。使得远程设备维护系统能够更加灵活扩展。4、 3G 无线工业路由器无需另购开关电源，可通过 PLC 电源直接供电，尺寸小便于现场安装工作。5、 3G 无线工业路由器集成多层次安全功能，用户无需另购其他网络安全设备。保证远程设备维护系统的数据传输安全性。6、提高资源的利用率，维护中心维护人员可通过远程方式及时了解到各个工业设备站点的运行情况以及违章情况等信息，从而及时处理相关数据信息。5.5 工程所需设备列表（1）设备现场（每台设备上安装）：名称 数量 单位 备注 厂商 单价工业 3G 路由器 1 台 支持 VPN 功能或串口功能国产3G 数据业务卡 1 张 开通 3G、
12、2.5G 功能的3G 数据卡电信运营商（2）远程维护中心（只需一套，安装于设备生产厂家）：名称 数量 单位 备注 厂商 单价中心 VPN 接入路由器/防火墙1 台 实现有线网络接入，并支持 VPN 网络建立 思科，Juniper 等网络接入 1 条 2M 以上带宽，固定 IP或域名电信运营商PC/服务器 1 台 用于安装编程软件的硬件设备、电脑用户自备PC/远控平台 1 套 用于采集 PLC 信号发送 国产10至远端设备，如手机、远程计算机等中心调试软件 1 套 服务器上安装 PLC 设备的编程调试软件所使用的PLC 品牌组态软件 1 套 服务器上安装 PLC 设备的上位机软件，用于现场数据监测支持所用PLC 的上位机监控软件其他附件 1 套 交换机、路由器、辅材 国产（3）网络环境：中心 2M 以上带宽即可以满足需求。具备固定的公网 IP 地址现场需要有 3G 网络覆盖
