包裝設備的遠程保障系統

摘要：本文提出建立包裝設備的工業遠程維護中心，為包裝設備制造商提供一種管理層與設備層的基于的信息管理系統，本文將針對罐裝生產線為例，進行系統詳細的闡述。該中心對于提高企業的信息化建設，通過PLC遠程控制，實現對設備的遠程調試和維護，節省企業資源，提高企業的生產效率，具有重要的意義。

關鍵詞：遠程維護 PLC遠程 包裝設備

引言

我國包裝機械行業起步與20世紀70年代，在80年代末和90年代中期得到迅速發展，已成為我國機械行業中10行業之一。與國外包裝機械發達國家相比，我國包裝機械行業起步晚，人才儲備和技術儲備匱乏，自動化、信息化程度低下。包裝機械市場日趨壟斷化，除了瓦楞紙箱包裝機械和一些小型包裝機有一定規模和優勢外，其它包裝機械幾乎不成體系和規模，特別是市場上需求量大的一些成套包裝生產線，如液體灌裝生產線、飲料包裝容器成套設備、無菌包裝生產線等，在世界包裝機械市場中均被幾家大包裝機械企業集團所壟斷，面對國外品牌強勁沖擊國內企業應該采取積極對策。

而30多年的發展包裝機械行業的高速發展，即為企業積累了寶貴的技術和財富，同時由于技術人才的相對匱乏，使得設備的安裝調試，后續維護成為了制約企業發展和行業發展的重要包袱。企業出現大部分工程師在設備的后續維護過程中必須去應急處理，而主要精力不能用在產品的研發更新上，不能用在企業技術人才團隊的儲備和培養上，這都使得我國的包裝機械行業發展速度放緩。

對于制造業十二五計劃中提出了，發展*的裝備制造業，全面提高信息化水平，推動信息化和工業化的深度融合。而工程師的維護工作占據主要精力，將極大的制約這一目標的實現。本文為全力推動包裝機械企業的信息化建設，解決包裝機械企業面臨的設備安裝調試和后續維護等問題，解放工程師的生產力，提出了一種設備遠程維護中心。遠程維護中心的建設，通過對包裝設備控制核心可編程控制器PLC的遠程控制，可以對賣出的設備實現化的遠程實時在線調試，故障診斷，預防性維護等工作。

一、包裝設備的定義

包裝機械的分類名稱及代號參見國家標準GB7311-87，如下表：

包裝機械涉及到的包裝產品來分，又涉及到了大量的行業，如食品包裝、飲料包裝、藥品包裝等。

二、遠程診斷和維護中心在飲料灌裝線上的實現

在飲料罐裝機械和生產線中，由于設備系統的點數較大，一般采用中型的PLC，如西門子S7-300，如下針對該系統如何實現遠程，展開闡述。

該系統采用西門子帶有Profinet接口的S7-315-2PN/DP控制器，并和生產線上的多個主控站MP277、工控機通過工業交換機組成了工業以太網絡，在現場的工業交換機上，通過工業通訊模塊SY-RSCM300，連接到3G(電信的CDMA-1X制式)的上網模塊SY-3G，上到Internet網絡。

在遠程診斷和維護中心，本地的工控機裝有S7-300PLC的編程軟件Step7 V5.4，以及上位機的組態軟件WinCC，通過SY-RSCM300連接到Internet網絡。通過維護中心的SY-RSCM300和遠端現場的SY-RSCM300的硬件設備的握手和通訊，通過公共的網絡建立了128位私鑰加密的安全傳輸通道，完成遠程的控制系統程序級的在線診斷、上下載和現場視頻查看、數據采集等多種功能，為設備提供分鐘級別的維護和診斷響應，并能夠依據客戶的要求提供運行的預警保障。

大部分的現場，布置網絡線不太方便，為此，通過在國內已經發展了2年，已經普及了的3G網絡，快速搭建通訊通道。用戶可以根據現場不同的3G網絡信號強度，選擇不同的運營商，現有的有三種可選：中國移動的TD-SCDMA，中國聯通的WCDMA，以及中國電信的CDMA-2000。

該中心，可以連接到多個現場，并具有同時采集多站點的信息，并能實現遠程的程序級的維護和診斷的功能，還可以通過整個網絡的路由功能（西門子的變頻器等支持該功能，需要在安裝Driver Monitor時，嵌入到Step 7里進行安裝），對現場的變頻器、觸摸屏進行路由診斷和參數、程序修改。

三、遠程維護中心工作原理

包裝設備的控制核心一般都由可編程控制器（PLC），變頻器或伺服電機組成。遠程維護中心主要是通過對包裝設備的控制核心進行遠程控制實現的。遠程維護中心和設備采用深圳市賽遠自動化系統有限公司的遠程安全通訊模塊SY-RSCM，可實現對PLC的遠程程序上下載，在線調試等。通過PLC程序的在線診斷確定包裝設備的故障點，達到排故的目的。

包裝設備的運行狀態能實時的遠程傳輸回遠程維護中心，通過專業工程師的診斷可及時發現故障點，工作異常組件等，及時通知維護人員進行維護。

對市場上需求量大的一些成套包裝生產線，如液體灌裝生產線、飲料包裝容器成套設備、無菌包裝生產線等，現場調試都需要多個工程師進行安裝調試。通過本系統，工程師可多數在遠程維護中心進行程序調試，無需跑設備現場。

四、遠程維護中心在安全檢查的意義

安全在任何一個行業都是關鍵詞，在包裝行業更是如此。在食品行業，安全檢測技術近年來發展迅速。目前，食品安全在包裝機械上的體現不只局限在簡單的物理參數的范圍，同時也要關注食品的顏色、原料等因素。包裝機械應用的范圍在擴大，這樣不斷地為機械廠家以及自動化產品供應商提出新的要求。

而遠程維護中心的建設能有效的改變這一現狀，遠程維護中心通過對包裝設備PLC遠程控制，視頻的實時記錄，包裝設備運行數據的實時管理，對包裝的沒一道工序進行有效的記錄，將故障，事故等進行可溯源化。將有效的提高包裝設備的安全檢查。

五、運行維護中心的通訊數據安全

對于各種包裝設備的數據、程序傳輸安全方面，本系統將通過如下方式進行保障：

1) 遠程安全通訊模塊的應用，不僅實現了工業數據從局域網向廣域網的擴充，并且其自帶硬件防火墻功能。它可對每一層的數據包進行檢查和監控，實現內容過濾，入侵偵測，入侵保護等功能，并可對工業數據進行S-link協議的轉換。

2) 遠程安全通訊模塊還帶有身份認證技術，可實現設備認證和使用者認證，使得工業數據只能在經過了認證的模塊直接傳輸，以及有認證許可的操作人員進行數據讀取等。

3) 工業數據在Internet中傳輸過程中，采用S-link協議。這種協議是專針對工業數據廣域網傳輸所開發的。它是基于標準協議的不通用性，以及工業現場總線的特殊要求，以協議轉換準確和安全性為首要目標的一種非公開密鑰方式的專用協議，采用了RSA算法，密鑰為128位加密非對稱密鑰，公鑰和私鑰結合使用的方式進行加密。S-link協議的應用確保了工業數據廣域網傳輸的機密性，真實性和完整性。

4) 整個系統采用了虛擬局域網VLAN技術，各個設備在邏輯上劃分到了一個局域網中，滿足了工業數據傳輸的實時性要求。同時，限制了工業數據只能在同一VLAN中傳輸，防止了數據在Internet上的廣播，提高了工業數據傳輸的安全性。

5) 將所有歷史數據集中到遠程監控維護中心中，不僅為企業設備的升級和后續的維護工作提供的有力的數據支持。同時高素質數據管理人員的管理，極大的降低了因為數據分散管理，帶來管理人員素質參差不齊，管理混亂等問題，保護了數據的完整性和安全性。

6) 遠程監控維護中心中，將工程師的等級分為A、B、C三個等級。按照不同的等級設置訪問服務器的用戶名和密碼，并分配不同的工作權限。A級，可對所有設備的歷史數據讀取，并能對所有設備進行遠程維護和操作，能監看所有設備的運行狀態；B級，只能對部分設備的歷史數據進行讀取，并對這部分設備進行遠程維護和操作，能監看所有設備的運行狀態；C級，只能監看所有設備的運行狀態，不能讀取歷史數據，不能對設備進行遠程維護和操作。

結束語：

本系統有效解決現有包裝設備安裝調試，后續維護的問題，并且通過該運行和維護中心，真正實現數據和視頻的安全和穩定傳輸，為設備提供診斷、維護、預警、調試等多種功能，并可以通過制造執行系統MES與企業資源規劃系統ERP有效對接，實現企業管理層與底層設備的信息化，將MES系統從原有的局域網應用，延伸到了廣域網，為廣大的設備制造商提供節省大量維護成本、并極大提供響應的效率和客戶滿意度，是包裝設備信息化和工業化相結合的一個的系統。