粉料散裝遠程自動化監控與管理系統簡介

王亞峰

目前國內大部分水泥廠采用科氏力散裝秤或地磅方式實現在線散裝計量[1]，由單一的PLC 控制。某水泥廠散裝控制界面如圖1所示。從圖1可看出，實現散裝計量遠程控制需要接入散裝機上升與下降、系統開機、開始裝車、暫停裝車和設備的狀態顯示等功能。對于散裝機的操作和設備運行時“跑、冒、滴、漏”情況的監視，則需要借助安裝網絡監控攝像完成，如圖2所示。

以傳統方式安裝一臺散裝計量系統所需要的配置情況見表1。從表1 可以看出，無論是人員配置還是所需軟硬件配置，傳統的單機操作或DCS操作都存在成本較高和資源浪費的情況。因此，尋找既能滿足現場無人值守控制，又能減少安裝與施工成本的散裝計量解決方案，對于水泥廠的降本增效有著積極意義。本文介紹一種新的散裝遠程自動化監控系統，與同仁共享。

圖1 某水泥廠散裝控制界面

圖2 某水泥廠散裝控制室

表1 傳統單臺散裝計量系統操作方式對比

1 系統設計思路

散裝遠程自動化監控系統的數據處理基于計算機通訊的架構組件實現（見圖3），集成了工業軟件開發的大部分PLC 采集與控制功能，如西門子PLC通訊、三菱PLC通訊、歐姆龍PLC 通訊、Modbus通訊、AB PLC 通訊等，用戶僅需要將數據地址變量添加至配置文件中，即可建立數據的核心倉庫中心及業務邏輯處理中心，將數據快速便捷地分發至上下游，搭建可實現實時監視、生產報表及自動化控制和各種工藝參數歷史數據追溯的遠程管理控制軟件。

現場監控方面，基于網絡攝像設備進行通訊，用戶僅需要在配置文件中加入網絡攝像機IP，即可將實時監視畫面集成到裝車界面中。同時，系統可將關鍵操作的抓拍畫面存放到計算機本地，便于追溯；取消了原有“硬盤錄像機+液晶顯示器+上位機”的軟硬件搭配方式，大大降低了安裝與硬件成本。

圖3 系統設計架構圖

2 系統組成與控制策略

遠程自動化監控系統以通訊組件為核心，通過與PLC 底層建立通訊，接入網絡攝像設備SDK，實現現場實時控制與視頻采集[2]，除此之外，無需額外的軟硬件，系統硬件配置如圖4所示。

針對科氏力秤散裝計量系統（如運用在洛浦天山水泥散裝計量系統），系統直接以以太網S7協議與現場PLC建立通訊。通訊時，簡單配置PLC IP地址與變量地址即可實時完成數據的采集與通訊。地磅類的通訊采用目前市場上主流的Modbus通訊方式進行，設備控制則由PLC 或單片機進行，在配置相關協議信息和變量地址后，即可進行實時通訊讀取重量數據。

3 系統運行

系統設計了與銷售系統、一卡通系統集成的接口，如需實現智能控制，僅需在系統內配置銷售或一卡通系統數據庫連接字符串和sqlite 語句，將相應的信息讀取至系統中，進而與銷售或一卡通數據互聯互通。同時，系統將裝車信息存放至輕量級數據庫，在實現系統誤差實時監測的同時，簡化了系統的安裝與配置。

系統在聯動模式工作時，司機持IC 卡至指定裝車機刷卡器刷卡驗證，驗證通過后，按下“開始裝車”按鈕，同時獲取相應訂單，訂單包含車號、皮重及限裝重量等信息。操作員根據IC 卡驗證結果，通過視頻界面操作終端設備，依次聯鎖啟動收塵器、斜槽風機、氣動開關閥等，以實現安全、高效、智能裝車。

終端設備達到預設重量停止裝車后，會激發系統停止裝車響應事件，系統將卡號、車號、顯示重量、裝車開始時間、裝車結束時間和裝車耗時等信息寫入文本型數據庫sqlite 中。同時，系統實時監視來自銷售系統的數據庫信息，一旦車輛過磅出廠后，會將過磅凈重同步至報表中，以便檢修人員實時跟蹤裝車誤差，計算相應的誤差系數，達到實時校正的效果，遠程自動化監控與控制系統操作界面見圖5，裝車報表見圖6。

圖4 硬件配置

圖5 遠程自動化監控與控制系統操作界面

圖6 遠程自動化監控與控制系統裝車報表

4 結語

針對散裝現場無人值守和遠程自動化控制的需求，基于對工控硬件（如PLC、Modbus 串口等）底層通訊組件的設計，粉料散裝遠程自動化監控系統將設備的采集與控制和現場的實時監控高度集成，在不增加網絡監控、存儲和上位機組態軟件的情況下，實現遠程自動化的監控與管理，提高散裝環節自動化水平，從而達到降本增效、無人值守的目的。同時，該系統使用輕量級的文本型數據庫sqlite，免去了復雜的數據庫安裝與配置，可快速部署應用。