陳獻(xiàn)琦

摘 要：針對(duì)改性瀝青生產(chǎn)過程中生產(chǎn)工藝對(duì)改性瀝青指標(biāo)的影響，分析了目前改性瀝青生產(chǎn)過程中的存在問題，從客觀實(shí)際情況出發(fā)，設(shè)計(jì)一套高可靠性、高性能、分散控制、具有集中監(jiān)視和管理功能的改性瀝青生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用一種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的改性瀝青生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，，采用組態(tài)王6.55作為上位機(jī)系統(tǒng)通過PLC對(duì)改性瀝青生產(chǎn)過程中的配比、溫度、發(fā)育時(shí)間進(jìn)行控制；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、液位、流量、閥門、電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等數(shù)據(jù)。計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)可以提供良好的人機(jī)界面，進(jìn)行全系統(tǒng)的監(jiān)控、計(jì)量、報(bào)警和管理，完成了從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和控制、上位機(jī)網(wǎng)絡(luò)管理和Web瀏覽所有功能。

經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，該監(jiān)控系統(tǒng)人機(jī)界面友好、操作便捷，具有自適應(yīng)功能，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障預(yù)警、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程操作、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)等設(shè)計(jì)目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)控制自動(dòng)化；溫度液位控制；可編程控制器；組態(tài)軟件；互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

引言：隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、運(yùn)輸?shù)脑黾邮沟霉返呢?fù)擔(dān)越來越重，普通瀝青路面的耐磨性及抗水性及冬裂夏熔的缺陷不滿足高速滿載的交通增長(zhǎng)的需求，而改性瀝青具有高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和出色的粘附性、耐疲勞性，因此SBS改性瀝青的生產(chǎn)備受業(yè)內(nèi)人士高度重視。然而，現(xiàn)在原先改性瀝青生產(chǎn)通過手動(dòng)開閥、手動(dòng)控泵、人工計(jì)量，存在監(jiān)控不及時(shí)，人為誤差大，還有隨意性大，可靠性不高，運(yùn)作速度慢、能源消耗高等問題，大大的影響改性瀝青性能和指標(biāo)，進(jìn)而影響了公路的路用性能。為滿足公路建設(shè)市場(chǎng)需求、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、提高工作效率、節(jié)約能源、運(yùn)作安全，改性瀝青生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)起到關(guān)鍵作用。因此，我中心結(jié)合本身實(shí)際情況，進(jìn)行改性瀝青生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)改造。

一、改性瀝青生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)組成

改性瀝青生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集控制和監(jiān)控管理兩大部分組成，數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

數(shù)據(jù)采集控制主要由現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備、儀器儀表、操作按鈕、可編程控制器等組成，采集到的數(shù)據(jù)通過串行通訊傳到上位機(jī)，由上位機(jī)進(jìn)行處理、儲(chǔ)存、報(bào)警。同時(shí)上位機(jī)接受現(xiàn)場(chǎng)人員指令，根據(jù)生產(chǎn)工藝向可編程控制器傳送操作命令，由可編程控制器來控制泵的運(yùn)行和閥門的操作。

監(jiān)控管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，管理者可以隨時(shí)隨地通過Internet網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控?？蛻舳擞兄鴱?qiáng)大的自主功能，在如圖二所示的模擬工作場(chǎng)景中，局域網(wǎng)內(nèi)部如廠長(zhǎng)辦公室的電腦通過瀏覽器實(shí)時(shí)瀏覽畫面，監(jiān)控各種工業(yè)數(shù)據(jù)，而與之相連的任何一臺(tái)PC機(jī)亦可實(shí)現(xiàn)相同的功能。組態(tài)王的For Internet應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)信息的動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性和交互性。

二、改性瀝青生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

（1）數(shù)據(jù)采集與控制

為瀝青罐安裝壓力傳感器和測(cè)溫鉑電阻，能在控制中心實(shí)時(shí)監(jiān)控到罐內(nèi)的儲(chǔ)存量和溫度，同時(shí)把現(xiàn)場(chǎng)溫度引入系統(tǒng)，可按設(shè)定溫度加熱，避免溫度超溫，造成能源浪費(fèi)或質(zhì)量事故。

（2）安全監(jiān)控

通過靜態(tài)檢漏監(jiān)測(cè)、儲(chǔ)罐液位超限報(bào)警、儲(chǔ)罐溫度超溫報(bào)警等檢測(cè)措施、為瀝青管道加裝測(cè)溫傳感器、壓力傳感器和流量計(jì)，能在監(jiān)控室實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到管道狀態(tài)和流量控制，有效防止漏油、竄油、冒油及其他突發(fā)性事故的發(fā)生。

（3）泵機(jī)安全監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)瀝青泵狀態(tài)監(jiān)視、瀝青泵出入口壓力檢測(cè)、重要機(jī)泵安全自保連鎖等功能。在瀝青泵控制系統(tǒng)加裝自動(dòng)控制裝置，能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)到瀝青泵的運(yùn)行情況和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)狀態(tài)的自動(dòng)控制。

（4）閥門控制和安全連鎖

實(shí)現(xiàn)重要閥門的遙控、閥位回訊檢測(cè)、閥門事故狀態(tài)檢測(cè)。在此基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)緊急情況下的各種安全連鎖。例如：主路閥門有故障緊急關(guān)閉時(shí)泵的旁路閥門則自動(dòng)開啟形成回路，防止電機(jī)和泵損壞。

（5）信息的集中與管理

改性瀝青生產(chǎn)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)控制中心對(duì)改性瀝青生產(chǎn)運(yùn)作進(jìn)行全面監(jiān)控、操作、記錄，并把各種工況數(shù)據(jù)采集、處理，傳送到上級(jí)管理網(wǎng)，使中心實(shí)施先進(jìn)的信息化管理。實(shí)現(xiàn)有報(bào)警事件記錄；工作記錄：將操作人、操作時(shí)間、操作內(nèi)容存盤記錄。操作記錄對(duì)于加強(qiáng)操作責(zé)任心、避免事故發(fā)生、事故后的原因分析具有重要意義；工作管理：重要操作設(shè)置口令，密碼符合才允許操作。

（5）遠(yuǎn)程操作和監(jiān)控、診斷

通過Internet網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備一切運(yùn)行情況，實(shí)施遠(yuǎn)程操作，協(xié)助現(xiàn)場(chǎng)人員進(jìn)行設(shè)備調(diào)試、管理設(shè)備信息；快速診斷鎖定問題根源、遠(yuǎn)程修復(fù)問題，需人工修復(fù)，可根據(jù)問題診斷報(bào)告，由現(xiàn)場(chǎng)人員解決；

三、控制系統(tǒng)的硬件組成

溫度通過鉑電阻檢測(cè)，由具有通訊功能的溫控儀顯示、控制、報(bào)警，同時(shí)通過RS485通訊傳到上位機(jī)。

液位通過安裝在罐下部的壓力變送器檢測(cè)，由巡檢儀顯示、報(bào)警，同時(shí)通過RS485通訊傳到上位機(jī)。

閥位通過行程開關(guān)檢測(cè)，開關(guān)信號(hào)傳至可編程控制器，再傳送至上位機(jī)。

壓力報(bào)警通過電接點(diǎn)壓力表檢測(cè)，開關(guān)信號(hào)傳至PLC，再傳送至上位機(jī)。

流量由北京首科實(shí)華的質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量、顯示、控制、報(bào)警，同時(shí)通過RS485通訊傳到上位機(jī)。

PLC采用OMRON的CP1E型可編程控制器加3個(gè)40點(diǎn)I/O擴(kuò)展單元組成。

上位機(jī)由研華IPC-610型工控機(jī)加宇泰的多串口卡組成。

網(wǎng)絡(luò)由TL-SG2224P組成單位內(nèi)部局域網(wǎng)并兼轉(zhuǎn)發(fā)和Web管理。

四、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

采用了北京亞控的組態(tài)王6.55作為上位機(jī)的控制軟件開發(fā)平臺(tái)，它具有編程容易，圖形功能強(qiáng)，易于聯(lián)網(wǎng)，實(shí)時(shí)性能好，運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)

1）權(quán)限管理功能：該軟件登錄權(quán)限為操作員、工藝員、管理員，管理員具備軟件操作的所有權(quán)限，工藝員可對(duì)關(guān)鍵的工藝參數(shù)設(shè)置，但無法進(jìn)行開關(guān)閥門、啟停泵等操作，而操作員不能設(shè)置工藝參數(shù)，但能進(jìn)行開關(guān)閥門、啟停泵等操作。

2） 主界面設(shè)計(jì)

主界面以整個(gè)設(shè)備的工藝流程為背景，顯示改性瀝青設(shè)備所有配置的設(shè)備，動(dòng)態(tài)顯示管道中瀝青的流動(dòng)狀態(tài)、閥門開啟狀態(tài)和泵、攪拌的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，在主畫面上根據(jù)登錄者的權(quán)限可以發(fā)出閥門開啟指令和電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)指令。也可根據(jù)登錄者的權(quán)限切換至工藝參數(shù)設(shè)置畫面或數(shù)據(jù)查詢畫面。

3）數(shù)據(jù)采集與處理

實(shí)時(shí)刷新監(jiān)控畫面狀態(tài)及數(shù)據(jù)；根據(jù)報(bào)警信息，進(jìn)行故障處理；記錄報(bào)警、設(shè)備狀態(tài)變化、用戶注冊(cè)登陸等運(yùn)行信息；運(yùn)行趨勢(shì)分析；定時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)

4）報(bào)表功能：系統(tǒng)可以對(duì)瀝青、改性劑、添加劑自動(dòng)做出日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)，不同的時(shí)間段自動(dòng)進(jìn)行對(duì)比分析，通過分析歷史數(shù)據(jù)，進(jìn)而對(duì)未來做出數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)。用戶可以根據(jù)需要選擇時(shí)間和類別，然后按預(yù)覽/打印按鈕，打印有關(guān)報(bào)表。打印包括定時(shí)打印和召喚打印，召喚打印包括實(shí)時(shí)打印和歷史打印，事故、故障時(shí)自動(dòng)打印。打印的表格有：操作記錄統(tǒng)計(jì)表，包括設(shè)備開、停機(jī)時(shí)間和次數(shù)等；事故和故障統(tǒng)計(jì)表；越限和超限報(bào)警報(bào)表；事件順序記錄報(bào)表。

5）故障報(bào)警

實(shí)行電機(jī)過載報(bào)警，閥門動(dòng)作異常報(bào)警，液位超限報(bào)警，超溫報(bào)警等，報(bào)警方式包括：彈出文字信息、聲光提示等。

6）WEB發(fā)布

WEB功能采用B/S結(jié)構(gòu)，用戶端可以隨時(shí)隨地通過Internet/Intranet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過Internet網(wǎng)您能夠在任何地方獲得與上位機(jī)上一樣的畫面和數(shù)據(jù)顯示、報(bào)表顯示、報(bào)警顯示、趨勢(shì)曲線顯示等，以及方便快捷的控制功能。

五、結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐表明：改性瀝青生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)改造后為改性瀝青的生產(chǎn)管理提供了極大的方便，同時(shí)提高了改性瀝青產(chǎn)品的指標(biāo)和穩(wěn)定性，降低了生產(chǎn)成本，保障了系統(tǒng)運(yùn)行安全，也提高了本中心的管理水平。

參考文獻(xiàn)：

（1）北京亞控科技發(fā)展有限公司《組態(tài)王6.55使用手冊(cè)》

（2）馬健《基于WEB的設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》.中北大學(xué)，2016

（3）汪正江《基于WEB組態(tài)工控系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》北京郵電大學(xué)，2015

（4）周欣然 《組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)》中南大學(xué)，2003