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包装设备的远程保障系统

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摘要:本文提出建立包装设备的工业远程维护中心,为包装设备制造商提供一种管理层与设备层的基于全球的信息管理系统,本文将针对罐装生产线为例,进行系统详细的阐述。该中心对于提高企业的信息化建设,通过PLC远程控制,实现对设备的远程调试和维护,节省企业资源,提高企业的生产效率,具有重要的意义。

关键词:远程维护    PLC远程   包装设备

引言

我国包装机械行业起步与20世纪70年代,在80年代末和90年代中期得到迅速发展,已成为我国机械行业中10行业之一。与国外包装机械发达国家相比,我国包装机械行业起步晚,人才储备和技术储备匮乏,自动化、信息化程度低下。包装机械市场日趋垄断化,除了瓦楞纸箱包装机械和一些小型包装机有一定规模和优势外,其它包装机械几乎不成体系和规模,特别是市场上需求量大的一些成套包装生产线,如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、无菌包装生产线等,在世界包装机械市场中均被几家大包装机械企业集团所垄断,面对国外品牌强劲冲击国内企业应该采取积极对策。

30多年的发展包装机械行业的高速发展,即为企业积累了宝贵的技术和财富,同时由于高端技术人才的相对匮乏,使得设备的安装调试,后续维护成为了制约企业发展和行业发展的重要包袱。企业出现大部分资深工程师在设备的后续维护过程中必须去应急处理,而主要精力不能用在产品的研发更新上,不能用在企业技术人才团队的储备和培养上,这都使得我国的包装机械行业发展速度放缓。

对于制造业十二五计划中提出了,发展先进的装备制造业,全面提高信息化水平,推动信息化和工业化的深度融合。而资深工程师的维护工作占据主要精力,将极大的制约这一目标的实现。本文为全力推动包装机械企业的信息化建设,解决包装机械企业面临的设备安装调试和后续维护等问题,解放资深工程师的生产力,提出了一种设备远程维护中心。远程维护中心的建设,通过对包装设备控制核心可编程控制器PLC的远程控制,可以对卖出的设备实现全球化的远程实时在线调试,故障诊断,预防性维护等工作。

包装设备的定义

包装机械的分类名称及代号参见国家标准GB7311-87,如下表:

包装机械分类名称

代号

包装机械分类名称

代号

充填机械

C

灌装机械

G

封口机械

F

裹包机械

B

多功能包装机

D

贴标机械

T

清洗机械

Q

干燥机械

Z

杀菌机械

S

捆扎机械

K

集装机械

J

辅助包装设备

U

包装机械涉及到的包装产品来分,又涉及到了大量的行业,如食品包装、饮料包装、药品包装等。

 

远程诊断和维护中心在饮料灌装线上的实现

在饮料罐装机械和生产线中,由于设备系统的点数较大,一般采用中型的PLC,如西门子S7-300,如下针对该系统如何实现远程,展开阐述。

该系统采用西门子带有Profinet接口的S7-315-2PN/DP控制器,并和生产线上的多个主控站MP277、工控机通过工业交换机组成了工业以太网络,在现场的工业交换机上,通过工业通讯模块SY-RSCM300,连接到3G(电信的CDMA-1X制式)的上网模块SY-3G,上到Internet网络。

在远程诊断和维护中心,本地的工控机装有S7-300PLC的编程软件Step7 V5.4,以及上位机的组态软件WinCC,通过SY-RSCM300连接到Internet网络。通过维护中心的SY-RSCM300和远端现场的SY-RSCM300的硬件设备的握手和通讯,通过公共的网络建立了128位私钥加密的安全传输通道,完成远程的控制系统程序级的在线诊断、上下载和现场视频查看、数据采集等多种功能,为设备提供分钟级别的维护和诊断响应,并能够依据客户的要求提供运行的预警保障。

大部分的现场,布置网络线不太方便,为此,通过在国内已经发展了2年,已经普及了的3G网络,快速搭建通讯通道。用户可以根据现场不同的3G网络信号强度,选择不同的运营商,现有的有三种可选:中国移动的TD-SCDMA,中国联通的WCDMA,以及中国电信的CDMA-2000

整个运行维护中心结构图如下:

  该中心,可以连接到多个现场,并具有同时采集多站点的信息,并能实现远程的程序级的维护和诊断的功能,还可以通过整个网络的路由功能(西门子的变频器等支持该功能,需要在安装Driver Monitor时,嵌入到Step 7里进行安装),对现场的变频器、触摸屏进行路由诊断和参数、程序修改。

远程维护中心工作原理

  包装设备的控制核心一般都由可编程控制器(PLC),变频器或伺服电机组成。远程维护中心主要是通过对包装设备的控制核心进行远程控制实现的。远程维护中心和设备采用深圳市赛远自动化系统有限公司的远程安全通讯模块SY-RSCM,可实现对PLC的远程程序上下载,在线调试等。通过PLC程序的在线诊断确定包装设备的故障点,达到排故的目的。

包装设备的运行状态能实时的远程传输回远程维护中心,通过专业工程师的诊断可及时发现故障点,工作异常组件等,及时通知维护人员进行维护。

     对市场上需求量大的一些成套包装生产线,如液体灌装生产线、饮料包装容器成套设备、无菌包装生产线等,现场调试都需要多个资深工程师进行安装调试。通过本系统,工程师可多数在远程维护中心进行程序调试,无需跑设备现场。

 

下图为传统的包装设备和生产线的故障检测和维护流程:

 

 

 

 

远程维护中心建成后,包装设备和生产线的故障检测和维护流程

远程维护中心在安全检查的意义

   安全在任何一个行业都是第一关键词,在包装行业更是如此。在食品行业,安全检测技术近年来发展迅速。目前,食品安全在包装机械上的体现不只局限在简单的物理参数的范围,同时也要关注食品的颜色、原料等因素。包装机械应用的范围在扩大,这样不断地为机械厂家以及自动化产品供应商提出新的要求。

   而远程维护中心的建设能有效的改变这一现状,远程维护中心通过对包装设备PLC远程控制,视频的实时记录,包装设备运行数据的实时管理,对包装的没一道工序进行有效的记录,将故障,事故等进行可溯源化。将有效的提高包装设备的安全检查。

 

运行维护中心的通讯数据安全

  对于各种包装设备的数据、程序传输安全方面,本系统将通过如下方式进行保障:

   1)       远程安全通讯模块的应用,不仅实现了工业数据从局域网向广域网的扩充,并且其自带硬件防火墙功能。它可对每一层的数据包进行检查和监控,实现内容过滤,入侵侦测,入侵保护等功能,并可对工业数据进行S-link协议的转换。

   2)       远程安全通讯模块还带有身份认证技术,可实现设备认证和使用者认证,使得工业数据只能在经过了认证的模块直接传输,以及有认证许可的操作人员进行数据读取等。

   3)       工业数据在Internet中传输过程中,采用S-link协议。这种协议是专针对工业数据广域网传输所开发的。它是基于标准协议的不通用性,以及工业现场总线的特殊要求,以协议转换准确和安全性为首要目标的一种非公开密钥方式的专用协议,采用了RSA算法,密钥为128位加密非对称密钥,公钥和私钥结合使用的方式进行加密。S-link协议的应用确保了工业数据广域网传输的机密性,真实性和完整性。

   4)       整个系统采用了虚拟局域网VLAN技术,各个设备在逻辑上划分到了一个局域网中,满足了工业数据传输的实时性要求。同时,限制了工业数据只能在同VLAN中传输,防止了数据在Internet上的广播,提高了工业数据传输的安全性。

   5)       将所有历史数据集中到远程监控维护中心中,不仅为企业设备的升级和后续的维护工作提供的有力的数据支持。同时高素质数据管理人员的管理,极大的降低了因为数据分散管理,带来管理人员素质参差不齐,管理混乱等问题,保护了数据的完整性和安全性。

   6)       远程监控维护中心中,将工程师的等级分为ABC三个等级。按照不同的等级设置访问服务器的用户名和密码,并分配不同的工作权限。A级,可对所有设备的历史数据读取,并能对所有设备进行远程维护和操作,能监看所有设备的运行状态;B级,只能对部分设备的历史数据进行读取,并对这部分设备进行远程维护和操作,能监看所有设备的运行状态;C级,只能监看所有设备的运行状态,不能读取历史数据,不能对设备进行远程维护和操作。

结束语:

    本系统有效解决现有包装设备安装调试,后续维护的问题,并且通过该运行和维护中心,真正实现数据和视频的安全和稳定传输,为设备提供诊断、维护、预警、调试等多种功能,并可以通过制造执行系统MES与企业资源规划系统ERP有效对接,实现企业管理层与底层设备的信息化,将MES系统从原有的局域网应用,延伸到了广域网,为广大的设备制造商提供节省大量维护成本、并极大提供响应的效率和客户满意度,是包装设备信息化和工业化相结合的一个最佳的系统。

 

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