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應(yīng)用PLC工業(yè)現(xiàn)場總線 技術(shù)、Internet網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和密鑰安全通訊技術(shù)，通過賽遠(yuǎn)自動化的工業(yè)遠(yuǎn)程安全通訊模塊SY-RSCM將分布在全球各地的港機(jī)和港機(jī)設(shè)備制造商的技術(shù)總部，連接為統(tǒng)一的全球工業(yè)遠(yuǎn)程保障中心網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了港機(jī)的設(shè)備全生命周期的管理，包括安裝、預(yù)警、調(diào)試、維護(hù)、升級全過程的精確控制、智能診斷、實(shí)時監(jiān)控和生產(chǎn)的高效管理。本文通過港機(jī)的行業(yè)狀況，港機(jī)遠(yuǎn)程的需求分析，遠(yuǎn)程系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)，介紹了賽遠(yuǎn)的工業(yè)遠(yuǎn)程通訊系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)港機(jī)的遠(yuǎn)程控制的整個過程
過去五年，我國的港口集裝箱吞吐量年平均增長率為27.8%；沿海港口集裝箱泊位年平均增長率為18.7%；沿海港口的集裝箱泊位由2001年的86個提高到2006年的200個，增長了133%。尤其是2003-2004年我國的港口建設(shè)進(jìn)入高峰期，沿海港口固定資產(chǎn)投資額增長率達(dá)到了85%和66%，國內(nèi)需求對振華港機(jī)岸橋銷量的貢獻(xiàn)率在2003年、2004年達(dá)到了67%和55%。按照規(guī)劃，“十一五”期間我國長江三角洲在建和新增的集裝箱泊位為75個，珠江三角洲為54個，渤海灣為64個，共計(jì)193個，年均新增泊位38個，數(shù)量仍超過十五期間，但是由于基數(shù)增大，增長率將放緩。因此，雖然未來三年，中國港口機(jī)械需求旺盛，但增長率將趨于平穩(wěn)，對振華港機(jī)總產(chǎn)量貢獻(xiàn)也將穩(wěn)定在40%左右，需求主要來自于中國港口建設(shè)需求、世界新興市場需求、成熟市場的新產(chǎn)品更新需求，因此預(yù)計(jì)未來三年公司的港口機(jī)械銷售規(guī)模仍有望保持在20-25億美元。
在1995至2005年間全球港口集裝箱吞吐量翻了三倍達(dá)到3.98億TEU，據(jù)產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)OneStone Consulting Group估計(jì)，2006—2010年間全球港口集裝箱吞吐量將保持每年平均9.4%的復(fù)合增長達(dá)到6.25億TEU。全球約90%的國際貿(mào)易涉及海上運(yùn)輸，海運(yùn)中的集裝箱化率已經(jīng)超過三分之二。世界經(jīng)濟(jì)的增長及國際貿(mào)易集裝箱化率的提高拉動了全球集裝箱專用碼頭建設(shè)，從來也拉動了世界港口機(jī)械需求強(qiáng)勁增長。根據(jù)世界研究機(jī)構(gòu)“OneStone Consulting Group”的估計(jì)，在2006-2010年期間，遍布全球85個國家的港口運(yùn)營當(dāng)局將有超過260個項(xiàng)目將于港口投資建設(shè)，其中購置岸橋的支出更將達(dá)到92億美元，平均年需求在20億美元左右。
2. 港機(jī)設(shè)備的全生命周期的遠(yuǎn)程需求
港機(jī)在過去十幾年，發(fā)展得最快的是中國的振華港機(jī)，振華港機(jī)是全世界集裝箱機(jī)械生產(chǎn)規(guī)模最大的企業(yè)，并被世界港口用戶視為最有實(shí)力、最有競爭力、交貨最準(zhǔn)時的集裝箱機(jī)械供應(yīng)商。根據(jù)英國權(quán)威雜志《World cargo news》的統(tǒng)計(jì)，自1998年起振華港機(jī)產(chǎn)品已連續(xù)8年占據(jù)全球集裝箱起重機(jī)訂單排名的第一位，2004年公司岸邊集裝箱起重機(jī)和龍門起重機(jī)的世界市場占有率分別為55%和50%；2005年國際市場份額分別為67%和50%；2006年國際市場份額分別為67%和50%。公司作為世界港口機(jī)械龍頭公司，引領(lǐng)著世界港口機(jī)械的發(fā)展潮流，全自動化、高效率和環(huán)保是未來世界港口建設(shè)及設(shè)備更新的趨勢，公司成功開
發(fā)40英尺集裝箱起重機(jī)、三40英尺集裝箱起重機(jī)、綠色場橋(RTG)并將GPS技術(shù)應(yīng)用在在RTG上。公司擁有20艘運(yùn)輸港口機(jī)械產(chǎn)品的專用船舶——這是它獨(dú)特的競爭優(yōu)勢之所在。
對于港機(jī)需求的高速增長，各大控制系統(tǒng)公司紛紛提供相對應(yīng)的產(chǎn)品，并提供相對應(yīng)的港機(jī)系統(tǒng)解決方案，具有控制系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)的產(chǎn)品的公司由于集成性高，獲得了港機(jī)設(shè)備制造商的青睞。隨著合作的不斷深入，產(chǎn)品供應(yīng)商也專門成立了對應(yīng)的團(tuán)隊(duì)配合港機(jī)系統(tǒng)的開發(fā)、調(diào)試和維護(hù)，如西門子、ABB、安川、艾默生等公司的港機(jī)整體解決方案團(tuán)隊(duì)。
各大著名的國際控制系統(tǒng)廠家提供的產(chǎn)品和系統(tǒng)，由于制造和安裝、維護(hù)的過程中，調(diào)試周期較長，而且港機(jī)系統(tǒng)需要的是一個綜合性的電氣自控、傳動、IT軟件多行業(yè)的綜合體，需要一個團(tuán)隊(duì)進(jìn)行綜合調(diào)試和診斷，帶來了人力資源的大量缺乏的問題，而遠(yuǎn)程診斷大部分存在傳統(tǒng)的撥號方式，速度慢或者信息不安全的問題，對于遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)上述的功能十分迫切。
2.1 初期遠(yuǎn)程安裝的需求
初期，港機(jī)設(shè)備到現(xiàn)場安裝，設(shè)備的調(diào)試由于上位機(jī)、PLC、變頻器等的現(xiàn)場指導(dǎo)施工均需要對應(yīng)的專業(yè)的工程師，而且港機(jī)的系統(tǒng)較大，設(shè)備的整體安裝周期較長，導(dǎo)致調(diào)試的周期很長，將占用大量的工程師的非調(diào)試時間，直接影響系統(tǒng)提供商或者設(shè)備制造商的工程師的資源。
遠(yuǎn)程系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，將可以幫助前期的時候，委派團(tuán)隊(duì)中的一個工程師負(fù)責(zé)現(xiàn)場，而其他工程師通過遠(yuǎn)程進(jìn)行初期的安裝指導(dǎo)和初步調(diào)試。
2.2 日常的遠(yuǎn)程故障診斷和維護(hù)
控制系統(tǒng)包含了上位機(jī)、PLC、工程型變頻器，發(fā)生故障的時候，核心的不僅僅是中小型設(shè)備上的PLC，診斷需要綜合性的進(jìn)行，包括上位機(jī)、PLC、工程型變頻器，而這些系統(tǒng)所采用的上位機(jī)工具軟件都是不同的，帶上工具到了現(xiàn)場，可以進(jìn)行診斷，但發(fā)生故障時，如果要等遠(yuǎn)方的維護(hù)工程師到現(xiàn)場，時間越久，將可能帶來物品安全和人身安全事故的可能性越大，所以進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)的需求性特別緊迫。而遠(yuǎn)程診斷，一定要和到現(xiàn)場的工程師所能做的一樣，如深入到PLC程序在線，變頻器參數(shù)顯示和控制，上位機(jī)的實(shí)時組態(tài)和診斷。
2.3 系統(tǒng)預(yù)警需求
通過對控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)實(shí)時采集進(jìn)行分析處理，判斷系統(tǒng)運(yùn)行情況，記錄系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)根據(jù)采集數(shù)據(jù)分析判斷設(shè)備故障時，控制器自動運(yùn)行保護(hù)程序，發(fā)出聲光報警信號并生成報表，并通過遠(yuǎn)程安全通訊系統(tǒng)傳輸至遠(yuǎn)方中控系統(tǒng)。當(dāng)技術(shù)人員排除現(xiàn)場設(shè)備故障后，控制器根據(jù)操作人員操作信號，自動恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行。目前先進(jìn)的控制系統(tǒng)可以根據(jù)系統(tǒng)故障級別和分類，將故障信息分類發(fā)送到各個部門。
預(yù)警的重大作用在于遠(yuǎn)程中控這邊的不斷完善的智能分析系統(tǒng)，對現(xiàn)場的港機(jī)設(shè)備的重要參數(shù)進(jìn)行采集之后，可以通過智能算法和經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，對系統(tǒng)的安全隱患等進(jìn)行預(yù)警，及時修復(fù)，避免安全隱患成為嚴(yán)重的安全事故。
2.4 遠(yuǎn)程升級的需求
設(shè)備的使用，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的變化，升級或者改變是必須的，因?yàn)樵O(shè)備投入動輒以千萬計(jì)算，所以設(shè)備的使用壽命和周期都是較長的，如果某些功能不能滿足要求了，將需要進(jìn)行升級服務(wù)，硬件的升級需要到現(xiàn)場進(jìn)行更換，隨著控制系統(tǒng)的智能化程度越來越高，軟件進(jìn)行功能升級也已經(jīng)成為了一種常見的升級方式。
如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的軟件升級，在運(yùn)行保障中心即可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的連接，進(jìn)行升級，節(jié)省大量的人力差旅成本，提出了遠(yuǎn)程通訊的需求。
2.5 遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)，安全通訊的需求
實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，如果是非法訪問，也會帶來一些安全隱患，對于遠(yuǎn)程通訊的需求，需要的是一個安全的通訊系統(tǒng)，遠(yuǎn)程必然會經(jīng)過公共網(wǎng)絡(luò)，在公網(wǎng)上傳輸?shù)臅r候，如何確保工業(yè)數(shù)據(jù)的安全性、完整性、解析準(zhǔn)確性，是對于遠(yuǎn)程系統(tǒng)的整體需求。
3. 遠(yuǎn)程安全通訊系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
遠(yuǎn)程安全通訊系統(tǒng)，針對現(xiàn)場的設(shè)備，為了達(dá)到工程師在遠(yuǎn)程運(yùn)行保障中心即可實(shí)現(xiàn)到現(xiàn)場的程序?qū)崟r在線診斷、實(shí)時觀察現(xiàn)場動作的需求，系統(tǒng)拓?fù)鋱D如下：
現(xiàn)場的港機(jī)設(shè)備，可以通過有線或者碼頭的WIFI覆蓋系統(tǒng)上到internet公網(wǎng)，也可以是單獨(dú)上3G網(wǎng)絡(luò)，通過無線上網(wǎng)的方式，連接到運(yùn)行保障中心。
中大型的運(yùn)行保障中心的配置舉例如下：
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序號
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內(nèi)容
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型號
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數(shù)量
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1
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遠(yuǎn)程安全通訊模塊
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SY-RSCM500
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1
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2
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工業(yè)電腦
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IPC
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10
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3
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服務(wù)器-冗余
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Server-R
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2
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4
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投影儀、模擬顯示屏
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Hitachi-HCP-2250X、SIMU
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2+2
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5
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計(jì)算機(jī)房
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200平米
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1
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6
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10M寬帶
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電信光纖
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1
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7
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3G移動通訊設(shè)備
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SY-3G
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2
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8
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24小時值守工程師
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Engineer
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10
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9
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MES&ERP管理軟件
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MES&ERP
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1
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現(xiàn)場端如果是通過3G上網(wǎng)，連接的是具有Profinet的西門子的S7-400和Simotion的伺服，則需要配置如下：
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序號
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內(nèi)容
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型號
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數(shù)量
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1
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遠(yuǎn)程安全通訊模塊
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SY-RSCM300
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1
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2
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3G移動通訊設(shè)備
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SY-3G
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1
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3
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攝像頭
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SY-CMR
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1
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該配置，對于港機(jī)可以同時連接1000臺進(jìn)行實(shí)時在線診斷、預(yù)警、維護(hù)、升級等工作，最大化的節(jié)省每一次故障或者調(diào)試需要團(tuán)隊(duì)去現(xiàn)場的大量成本，實(shí)現(xiàn)當(dāng)下的信息化，真正實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的智能化、網(wǎng)絡(luò)化，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲由遠(yuǎn)端中央服務(wù)器執(zhí)行的云計(jì)算化，將傳統(tǒng)的工控和IT互聯(lián)網(wǎng)真正的工業(yè)化和信息化的融合。
4. 安全通訊系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
在該安全通訊系統(tǒng)中，SY-RSCM的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)協(xié)議進(jìn)行解析、加密和路由、交換、防火墻等功能，通過公網(wǎng)傳輸?shù)臅r候，賽遠(yuǎn)的專用S-Link協(xié)議，是專用于傳輸工業(yè)數(shù)據(jù)的一個穩(wěn)定、安全的私鑰協(xié)議。在運(yùn)行保障中心，通過SY-RSCM進(jìn)行核對和驗(yàn)證，再進(jìn)行準(zhǔn)確的安全的解包，傳遞給目標(biāo)對象。
在運(yùn)行保障中心，對于現(xiàn)場的設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制，數(shù)據(jù)歷史存儲，歷史曲線等常規(guī)的組態(tài)軟件功能之外，還應(yīng)該有一套制造執(zhí)行系統(tǒng)MES，連接工業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，要傳輸給制造商的企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP，進(jìn)行數(shù)據(jù)對接，并未完成數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，如預(yù)警等功能。該MES軟件通常由制造商提出具體需求，再進(jìn)行具體的分析，進(jìn)行定制化的服務(wù)。
通過該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)的是針對港機(jī)設(shè)備的全生命周期的遠(yuǎn)程管理：安裝、預(yù)警、調(diào)試、故障診斷、升級。
5. 賽遠(yuǎn)遠(yuǎn)程安全通訊系統(tǒng)顯著特點(diǎn)
賽遠(yuǎn)的工業(yè)遠(yuǎn)程安全通訊，完全是自主創(chuàng)新的通訊系統(tǒng)，不同于市面上的MODEM撥號、GPRS等低速連接系統(tǒng)，不同于現(xiàn)場需要電腦進(jìn)行遠(yuǎn)程桌面的方式，不同于固定IP查找對方的方式，具有如下顯著的特點(diǎn)：
ü 工程師實(shí)時分鐘級的響應(yīng)，實(shí)時運(yùn)行保障；
ü 全球internet覆蓋支持，支持ADSL，VDSL，3G等方式；
ü 支持各種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如Profinet，Ethercat，Ethernet/IP，MODBUS TCP；
ü 現(xiàn)場視頻和工業(yè)數(shù)據(jù)一起傳輸；
ü PLC程序級控制，數(shù)據(jù)OPC采集；
ü 數(shù)據(jù)實(shí)時雙向傳輸；
ü 架設(shè)和配置簡單，高效；
ü 最新的賽遠(yuǎn)專利安全通訊技術(shù)，數(shù)據(jù)安全和穩(wěn)定；
ü 兩端均不需要固定IP，數(shù)據(jù)直接點(diǎn)對點(diǎn)連接，無需經(jīng)過第三方服務(wù)器。
6. 結(jié)束語
基于PLC、上位機(jī)、變頻器等設(shè)備組成的港機(jī)控制和傳動工業(yè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，很好的滿足了港機(jī)的整體聯(lián)動和智能化的需求。通過賽遠(yuǎn)的具有最新專利工業(yè)安全通訊技術(shù)的工業(yè)遠(yuǎn)程系統(tǒng)，在國內(nèi)領(lǐng)先的港機(jī)制造商的港機(jī)設(shè)備里，實(shí)現(xiàn)了港機(jī)的遠(yuǎn)程采集與集中監(jiān)控功能，大大降低了安裝、調(diào)試、維護(hù)、預(yù)警成本，并通過該系統(tǒng)建立了港機(jī)設(shè)備的全生命周期管理系統(tǒng)，在21世紀(jì)，從過去的制造產(chǎn)生利潤，轉(zhuǎn)型為設(shè)計(jì)和服務(wù)產(chǎn)生利潤，是一個信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、云計(jì)算化帶來的巨大轉(zhuǎn)變，目前該系統(tǒng)隨著港機(jī)的配套，在國內(nèi)外均運(yùn)行效果良好。
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