一種智能物流裝備遠程維護與診斷平臺的設計

萬峰華，韓紹軍，王延博，余 凱，陳 斌

（江蘇六維物流智能裝備股份有限公司，江蘇 南京 210019）

1 引言

目前國內(nèi)智能物流倉儲行業(yè)發(fā)展迅速，物流倉儲行業(yè)規(guī)模大且增長率高，但針對智能物流裝備的維護與診斷仍停留在傳統(tǒng)解決模式，即在設備出現(xiàn)問題后，再被動的派人去現(xiàn)場處理。造成以下問題：（1）運營成本增加。低效重復出差帶來人力成本的增長和資源的浪費，致使運營成本增加；（2）效率低。不能及時解決客戶遇到的問題，總是出現(xiàn)問題才解決，響應遲鈍；（3）不可追溯。設備數(shù)據(jù)無法采集，問題無法追溯，致使設備改進進程緩慢低效。

本文為解決這些問題，將遠程控制運用于自動化物流倉儲設備，隨時監(jiān)控設備，并將設備運行狀態(tài)上傳到數(shù)據(jù)庫，一旦接獲異常警訊，便可隨即根據(jù)該設備的履歷記錄，輔以歷史狀態(tài)的回溯，迅速診斷出問題的根源，利用遠程設備通過以太網(wǎng)盡快排除故障，恢復生產(chǎn)。

本方案采用Secomea通信方案的EasyTunel技術，可完全避免IP/子網(wǎng)沖突，提供多種接口，除了通過以太網(wǎng)使自建服務器與現(xiàn)場設備連接外，還可以利用最新無線網(wǎng)絡4G LTE信號使自建服務器與現(xiàn)場設備連接，達到隨時隨地監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集的目的。另外，通過自建服務器，直接對接企業(yè)級數(shù)據(jù)庫應用，確保數(shù)據(jù)的私密性和信息安全性。

2 智能物流裝備系統(tǒng)簡介

智能物流裝備系統(tǒng)是一種高度集成的自動化系統(tǒng)，作業(yè)現(xiàn)場通常由多臺PLC控制器控制設備運行，計算機軟件系統(tǒng)參與調(diào)度管理，現(xiàn)場總線以及無線通信系統(tǒng)連接設備保障多臺設備聯(lián)機數(shù)據(jù)交換如圖1所示。系統(tǒng)的運行會產(chǎn)生大量的出入庫數(shù)據(jù)以及設備運行數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)存儲于計算機數(shù)據(jù)庫當中，為后期的系統(tǒng)維護和升級提供分析參考。

3 遠程維護與診斷系統(tǒng)設計方案

遠程維護與診斷系統(tǒng)設計方案如圖2所示，主要由GateManager服務器、SiteManager工業(yè)網(wǎng)關和LinkManager PC客戶端三個部分組成，通過互聯(lián)網(wǎng)或者4G LTE無線網(wǎng)絡，實現(xiàn)多對多的遠程通訊與控制。為保證遠程控制時的人員安全，杜絕出現(xiàn)意外情況，在工程師進行遠程操作的過程中，在現(xiàn)場顯示屏打出文字提示，且警示燈亮起，提醒現(xiàn)場人員遠離。

圖2 遠程維護與診斷系統(tǒng)方案

3.1 遠程編程與移動監(jiān)控

自建GateManager服務器用于管理賬戶的創(chuàng)建、刪除、禁止，以及管理現(xiàn)場SiteManager設備、用戶授權等；管理單個用戶/設備的訪問權限；批量設置SiteManager；使用USB或FTP方式對遠程訪問系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份；設置事件報警；記錄與追溯設備與人員訪問日志；可靈活私有化部署在企業(yè)內(nèi)部、云服務器提供商；支持1 000 000個SiteManager同時在線。在各個站點分別安裝SiteManager網(wǎng)關聯(lián)網(wǎng)連接到GateManager服務器，PC客戶端/移動端通過互聯(lián)網(wǎng)連接到服務器，SiteManager工業(yè)遠程網(wǎng)關配備RJ45、RS232、USB三種物理接口，與PLC/HMI/PC/IP CAMERA等現(xiàn)場設備物理連接并通過互聯(lián)網(wǎng)連接到服務器。服務器把PC客戶端/移動端和遠程網(wǎng)關的網(wǎng)絡做橋接，PC客戶端就能像本地一樣訪問設備，實現(xiàn)對PLC編程、上下載程序等功能，且無需固定IP，使用簡單方便維護成本低。遠程控制如圖3所示。

圖3 遠程控制

在信息安全性方面，網(wǎng)關硬件具備雙網(wǎng)口物理隔離，確保生產(chǎn)系統(tǒng)安全。PC端登陸環(huán)節(jié)采用雙因素權鑒，X.509證書+密碼的方式登陸，X.509證書是一個2-3KB大小的文件。遠程通信服務器的管理員創(chuàng)建不同類型賬戶，通過郵件的方式自動將賬戶信息發(fā)送給對應的用戶，郵件附件含有X.509證書、密碼及登陸方法。通過X.509證書以及密碼，登錄遠程通信服務器、遠程訪問客戶端。另外，還可以增加短信驗證的方式，組成三因素登陸權鑒，來確保安全強度更高的登陸方式。訪問權限可精準到單臺設備，被授權的用戶僅可訪問到需要訪問的設備，局域網(wǎng)內(nèi)網(wǎng)其它非授權的設備無法訪問，且完整記錄訪問過程中留下的痕跡，永久保存事件記錄，便于追溯。

3.2 遠程數(shù)據(jù)采集功能

智能物流裝備運行期間會產(chǎn)生大量現(xiàn)場數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)留存下來對處理問題和設備優(yōu)化具有巨大意義。將服務器搭建在企業(yè)內(nèi)部，服務器搭建在云平臺上，需要把數(shù)據(jù)采集到本地時，本地做數(shù)據(jù)采集端需要多放置一臺遠程模塊在上位機旁邊并與上位機連接，上位機處的遠程模塊和設備端的遠程模塊通過互聯(lián)網(wǎng)連接到云服務器，通過云服務器橋接處理后，兩端遠程模塊和服務器就搭建一條遠程采集數(shù)據(jù)的鏈路，把遠端的PLC設備連接到上位機進行數(shù)據(jù)采集。將處在各個異地的設備數(shù)據(jù)集中采集到單個或多個數(shù)據(jù)中心，即使各個現(xiàn)場的系統(tǒng)采用的是同一套IP地址，GateManager服務器能夠高效地管理千萬級的沖突地址數(shù)量，將通信鏈路快速建立起來。工程師通過記錄數(shù)據(jù)了解現(xiàn)場設備運行狀況，并能分析可能存在的問題。數(shù)據(jù)采集如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)采集

3.3 PC端遠程操作

工程師或者管理人員通過LinkManager客戶端，對遠程設備進行操作或者維護。通過管理員分配的賬戶登錄成功后，可以選擇訪問單個設備，也可以訪問整個網(wǎng)關下的所有已經(jīng)建立通道的設備。當點擊訪問設備后，工程師就可以完成遠程訪問的功能，且能夠直接對PLC進行程序下載和編程。

4 結(jié)論

本文設計的遠程控制方案，可對現(xiàn)有本地設備的維護方式進行升級改造，提高了智能物流裝備的遠程維護與問題診斷的能力，有效降低出差人員費用且有助于提高工作效率；實施數(shù)據(jù)采集將設備運行的程序數(shù)據(jù)做統(tǒng)計分析，掌握設備每個部位的運行狀態(tài)，提高設備的在線率。遠程編程、移動監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集等功能實現(xiàn)，提升了企業(yè)信息化水平，日常設備問題得到了有效快速解決，幫助企業(yè)更好的建立競爭優(yōu)勢。