酸性硅酮玻璃膠生產(chǎn)工藝監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

杜明娟，吳 云，金太東

（遼寧石油化工大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院，撫順 113001）

0 引言

對于完全由人工操作的來完成的生產(chǎn)過程會造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，生產(chǎn)參數(shù)的調(diào)節(jié)和控制困難，難以實(shí)際操作，直接造成了不合格產(chǎn)品的出現(xiàn)。再加上數(shù)據(jù)查看和記錄的不方便，查閱歷史數(shù)據(jù)困難，不利于分析不合格產(chǎn)品產(chǎn)生的原因。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，此類問題得到了很好的解決。現(xiàn)代流行的工業(yè)控制系統(tǒng)一般由上位機(jī)和下位機(jī)組成，通常上位機(jī)由PC或IPC擔(dān)當(dāng)，負(fù)責(zé)生產(chǎn)過程的監(jiān)視與控制；而下位機(jī)由PLC或其他控制器擔(dān)當(dāng)，主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集及現(xiàn)場控制。本文主要介紹用組態(tài)王6.53軟件，針對酸性硅酮玻璃膠生產(chǎn)工藝的上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。

1 組態(tài)王6.53

組態(tài)王軟件是數(shù)據(jù)采集與過程控制的專用軟件，能提供良好的用戶開發(fā)界面和簡捷的使用方法，已經(jīng)成為流行的工控軟件，在自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易的實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持多種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I／O設(shè)備，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)(IPC)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟、硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。

組態(tài)王軟件6.53版是目前亞控公司提供的最新組態(tài)軟件版本，該版本在組態(tài)王歷史數(shù)據(jù)庫、歷史趨勢曲線、報(bào)表等方面新增很多功能，使所設(shè)計(jì)的監(jiān)控系統(tǒng)界面更友好，更人性化，易掌握。因此，選擇組態(tài)王6.53作為酸性硅酮玻璃膠生產(chǎn)工藝上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)軟件。

2 酸性硅酮玻璃膠生產(chǎn)工藝

酸性硅酮玻璃膠生產(chǎn)過程及工藝條件（包括溫度、真空度、壓力、時(shí)間控制等）簡述如下：

正常生產(chǎn)時(shí)，先將配方中全部107膠和1#油總量的一半投入配料罐中，啟動物料泵，當(dāng)釜內(nèi)物料上升至主軸攪拌時(shí)，啟動主軸攪拌，投完料攪拌10分鐘后，開始投入沉淀白炭黑，檢測每一袋白炭黑含水率（共30袋，由此計(jì)算出基料脫出水量），同時(shí)啟動高速攪拌，邊投白炭黑邊攪拌，隨時(shí)觀察主軸攪拌電流表。高值時(shí)，停止投白炭黑，將剩余的1#油再投入一半，當(dāng)電流降至某一個值以下時(shí)，繼續(xù)投白炭黑，按此操作投完剩余的沉淀白炭黑和1#油。投完后，關(guān)閉進(jìn)料閥，攪拌20分鐘。開始升溫，外溫設(shè)置為160℃，釜內(nèi)物料溫度為80℃時(shí)啟動真空泵。物料溫度達(dá)135℃時(shí)，開始計(jì)時(shí)，同時(shí)監(jiān)測真空度和釜內(nèi)物料溫度(148℃～150℃)，保持4小時(shí)，放空釜內(nèi)真空度，然后停真空泵、取樣檢測，如果合格，產(chǎn)品出料。

在生產(chǎn)中，投料口與反應(yīng)釜在不同樓層，投料人員能以根據(jù)主攪拌電機(jī)電流值來判斷投料條件，難以做到投料的準(zhǔn)確行和及時(shí)性；水分率無檢測控制，易引起水分超標(biāo)，造成產(chǎn)品固化；釜內(nèi)溫度控制不準(zhǔn)，影響反應(yīng)過程；生產(chǎn)數(shù)據(jù)的記錄需要操作員按時(shí)記錄，容易出現(xiàn)記錄錯誤，而且數(shù)據(jù)查詢與分析困難，加重操作人員的工作負(fù)擔(dān)。

這些問題造成了產(chǎn)品不合格率較高，生產(chǎn)效率低。由于人工操作也很難進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量跟蹤和運(yùn)行指導(dǎo)，勢必實(shí)現(xiàn)自動控制及質(zhì)量管理運(yùn)行指導(dǎo)系統(tǒng)。

3 監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)功能

根據(jù)工藝過程的分析，設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。生產(chǎn)數(shù)據(jù)經(jīng)模擬量采集模塊轉(zhuǎn)換成信號進(jìn)入PLC，PLC與上位機(jī)通訊完成數(shù)據(jù)的傳遞，在上位機(jī)畫面中可實(shí)時(shí)對整個生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控，同時(shí)完成數(shù)據(jù)記錄，操作提示等功能，包括溫度、真空度、電流、轉(zhuǎn)速等多個測量參數(shù)及其主要參數(shù)的上下限設(shè)置，被測參數(shù)隨時(shí)受到監(jiān)控，可以根據(jù)設(shè)定(如判斷當(dāng)前工況是否已達(dá)到設(shè)定工況或某處壓力超過報(bào)警壓力等)進(jìn)行相應(yīng)事件提示和報(bào)警提示，并把相關(guān)數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫以備查詢。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

根據(jù)酸性硅酮玻璃膠生產(chǎn)工藝的要求，設(shè)置相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析處理部分，該部分主要針對白炭黑的含水率來計(jì)算總的含水量，避免了人工計(jì)算的過程，數(shù)據(jù)處理結(jié)果可直接作為生產(chǎn)過程的參考數(shù)據(jù)，是產(chǎn)品質(zhì)量的一個重要保證。

另外該監(jiān)控系統(tǒng)還設(shè)置了管理員權(quán)限保護(hù)，非相關(guān)人員在沒有權(quán)限的情況下不可以修改生產(chǎn)中的參數(shù)設(shè)置，如參數(shù)報(bào)警界限、出料管理等。監(jiān)控系統(tǒng)畫面如圖2所示。

組態(tài)王6.53數(shù)據(jù)報(bào)表在運(yùn)行是通過快捷鍵的操作可以進(jìn)行行或列的鎖定和解鎖,但操作過程中容易忘記，為了避免這個問題，可在查詢報(bào)表之前再建一個輔助報(bào)表，通過在畫面屬性命令語言中輸入以下小程序，即可解決這個問題，采用臨時(shí)變量的形式，不占用變量使用點(diǎn)數(shù)。

圖2 監(jiān)控系統(tǒng)畫面

該監(jiān)控系統(tǒng)將工藝流程真實(shí)的在上位機(jī)上顯示，實(shí)時(shí)采集和顯示工藝參數(shù)，可完成投料提醒，過程操作提示，實(shí)現(xiàn)定時(shí)控制，水份含量的計(jì)算，出料確認(rèn)等功能。避免了人工記錄數(shù)據(jù)，核算數(shù)據(jù)的過程，節(jié)省了人力，提高了生產(chǎn)的自動化水平，方便了車間的監(jiān)督管理。

4 結(jié)束語

采用組態(tài)王6.53設(shè)計(jì)酸性硅酮玻璃膠生產(chǎn)工藝監(jiān)控系統(tǒng)界面友好，操作簡單，使用方便。該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，維護(hù)方便。系統(tǒng)的提示功能為生產(chǎn)操作帶來很大幫助，使產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，不合格產(chǎn)品明顯降低。

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[3] 張錫義,耿永娟,組態(tài)王在通風(fēng)機(jī)性能實(shí)驗(yàn)平臺中的應(yīng)用,實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理,2007(24):99-101.

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