改性瀝青設備遠程監控系統的設計與實現

陳獻琦

摘 要：針對改性瀝青生產過程中生產工藝對改性瀝青指標的影響，分析了目前改性瀝青生產過程中的存在問題，從客觀實際情況出發，設計一套高可靠性、高性能、分散控制、具有集中監視和管理功能的改性瀝青生產監控系統。

本系統采用一種基于互聯網技術的改性瀝青生產監控系統，，采用組態王6.55作為上位機系統通過PLC對改性瀝青生產過程中的配比、溫度、發育時間進行控制；實時監測生產現場的溫度、液位、流量、閥門、電機運轉狀態等數據。計算機作為上位機可以提供良好的人機界面，進行全系統的監控、計量、報警和管理，完成了從數據采集、數據處理和控制、上位機網絡管理和Web瀏覽所有功能。

經實驗證明，該監控系統人機界面友好、操作便捷，具有自適應功能，實現了系統的遠程監控、故障預警、遠程診斷、遠程操作、數據統計等設計目標。

關鍵詞：工業控制自動化；溫度液位控制；可編程控制器；組態軟件；互聯網技術

引言：隨著我國國民經濟的發展、運輸的增加使得公路的負擔越來越重，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的需求，而改性瀝青具有高溫穩定性、低溫抗裂性和出色的粘附性、耐疲勞性，因此SBS改性瀝青的生產備受業內人士高度重視。然而，現在原先改性瀝青生產通過手動開閥、手動控泵、人工計量，存在監控不及時，人為誤差大，還有隨意性大，可靠性不高，運作速度慢、能源消耗高等問題，大大的影響改性瀝青性能和指標，進而影響了公路的路用性能。為滿足公路建設市場需求、減輕勞動強度、提高工作效率、節約能源、運作安全，改性瀝青生產遠程監控系統起到關鍵作用。因此，我中心結合本身實際情況，進行改性瀝青生產遠程監控系統改造。

一、改性瀝青生產遠程監控系統組成

改性瀝青生產遠程監控系統由數據采集控制和監控管理兩大部分組成，數據采集控制系統結構示意如圖1所示。

數據采集控制主要由現場生產設備、儀器儀表、操作按鈕、可編程控制器等組成，采集到的數據通過串行通訊傳到上位機，由上位機進行處理、儲存、報警。同時上位機接受現場人員指令，根據生產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行和閥門的操作。

監控管理系統結構如圖2所示，管理者可以隨時隨地通過Internet網實現遠程監控。客戶端有著強大的自主功能，在如圖二所示的模擬工作場景中，局域網內部如廠長辦公室的電腦通過瀏覽器實時瀏覽畫面，監控各種工業數據，而與之相連的任何一臺PC機亦可實現相同的功能。組態王的For Internet應用，實現了對系統信息的動態性、實時性和交互性。

二、改性瀝青生產遠程監控系統主要功能

（1）數據采集與控制

為瀝青罐安裝壓力傳感器和測溫鉑電阻，能在控制中心實時監控到罐內的儲存量和溫度，同時把現場溫度引入系統，可按設定溫度加熱，避免溫度超溫，造成能源浪費或質量事故。

（2）安全監控

通過靜態檢漏監測、儲罐液位超限報警、儲罐溫度超溫報警等檢測措施、為瀝青管道加裝測溫傳感器、壓力傳感器和流量計，能在監控室實時監測到管道狀態和流量控制，有效防止漏油、竄油、冒油及其他突發性事故的發生。

（3）泵機安全監控

實現瀝青泵狀態監視、瀝青泵出入口壓力檢測、重要機泵安全自保連鎖等功能。在瀝青泵控制系統加裝自動控制裝置，能實時監測到瀝青泵的運行情況和實現系統的聯動狀態的自動控制。

（4）閥門控制和安全連鎖

實現重要閥門的遙控、閥位回訊檢測、閥門事故狀態檢測。在此基礎上，實現緊急情況下的各種安全連鎖。例如：主路閥門有故障緊急關閉時泵的旁路閥門則自動開啟形成回路，防止電機和泵損壞。

（5）信息的集中與管理

改性瀝青生產遠程監控系統控制中心對改性瀝青生產運作進行全面監控、操作、記錄，并把各種工況數據采集、處理，傳送到上級管理網，使中心實施先進的信息化管理。實現有報警事件記錄；工作記錄：將操作人、操作時間、操作內容存盤記錄。操作記錄對于加強操作責任心、避免事故發生、事故后的原因分析具有重要意義；工作管理：重要操作設置口令，密碼符合才允許操作。

（5）遠程操作和監控、診斷

通過Internet網遠程監控設備一切運行情況，實施遠程操作，協助現場人員進行設備調試、管理設備信息；快速診斷鎖定問題根源、遠程修復問題，需人工修復，可根據問題診斷報告，由現場人員解決；

三、控制系統的硬件組成

溫度通過鉑電阻檢測，由具有通訊功能的溫控儀顯示、控制、報警，同時通過RS485通訊傳到上位機。

液位通過安裝在罐下部的壓力變送器檢測，由巡檢儀顯示、報警，同時通過RS485通訊傳到上位機。

閥位通過行程開關檢測，開關信號傳至可編程控制器，再傳送至上位機。

壓力報警通過電接點壓力表檢測，開關信號傳至PLC，再傳送至上位機。

流量由北京首科實華的質量流量計進行測量、顯示、控制、報警，同時通過RS485通訊傳到上位機。

PLC采用OMRON的CP1E型可編程控制器加3個40點I/O擴展單元組成。

上位機由研華IPC-610型工控機加宇泰的多串口卡組成。

網絡由TL-SG2224P組成單位內部局域網并兼轉發和Web管理。

四、控制系統軟件設計

采用了北京亞控的組態王6.55作為上位機的控制軟件開發平臺，它具有編程容易，圖形功能強，易于聯網，實時性能好，運行穩定可靠的特點

1）權限管理功能：該軟件登錄權限為操作員、工藝員、管理員，管理員具備軟件操作的所有權限，工藝員可對關鍵的工藝參數設置，但無法進行開關閥門、啟停泵等操作，而操作員不能設置工藝參數，但能進行開關閥門、啟停泵等操作。

2） 主界面設計

主界面以整個設備的工藝流程為背景，顯示改性瀝青設備所有配置的設備，動態顯示管道中瀝青的流動狀態、閥門開啟狀態和泵、攪拌的運轉狀態，在主畫面上根據登錄者的權限可以發出閥門開啟指令和電機運轉指令。也可根據登錄者的權限切換至工藝參數設置畫面或數據查詢畫面。

3）數據采集與處理

實時刷新監控畫面狀態及數據；根據報警信息，進行故障處理；記錄報警、設備狀態變化、用戶注冊登陸等運行信息；運行趨勢分析；定時存入數據庫

4）報表功能：系統可以對瀝青、改性劑、添加劑自動做出日報、月報、年報，不同的時間段自動進行對比分析，通過分析歷史數據，進而對未來做出數據預測。用戶可以根據需要選擇時間和類別，然后按預覽/打印按鈕，打印有關報表。打印包括定時打印和召喚打印，召喚打印包括實時打印和歷史打印，事故、故障時自動打印。打印的表格有：操作記錄統計表，包括設備開、停機時間和次數等；事故和故障統計表；越限和超限報警報表；事件順序記錄報表。

5）故障報警

實行電機過載報警，閥門動作異常報警，液位超限報警，超溫報警等，報警方式包括：彈出文字信息、聲光提示等。

6）WEB發布

WEB功能采用B/S結構，用戶端可以隨時隨地通過Internet/Intranet實現遠程監控，通過Internet網您能夠在任何地方獲得與上位機上一樣的畫面和數據顯示、報表顯示、報警顯示、趨勢曲線顯示等，以及方便快捷的控制功能。

五、結束語

實踐表明：改性瀝青生產設備經過遠程監控系統改造后為改性瀝青的生產管理提供了極大的方便，同時提高了改性瀝青產品的指標和穩定性，降低了生產成本，保障了系統運行安全，也提高了本中心的管理水平。

參考文獻：

（1）北京亞控科技發展有限公司《組態王6.55使用手冊》

（2）馬健《基于WEB的設備遠程監控系統的設計與實現》.中北大學，2016

（3）汪正江《基于WEB組態工控系統設計與實現》北京郵電大學，2015

（4）周欣然 《組態軟件的設計》中南大學，2003