粉料散裝遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控與管理系統(tǒng)簡介

王亞峰

目前國內(nèi)大部分水泥廠采用科氏力散裝秤或地磅方式實(shí)現(xiàn)在線散裝計(jì)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(shí)現(xiàn)散裝計(jì)量遠(yuǎn)程控制需要接入散裝機(jī)上升與下降、系統(tǒng)開機(jī)、開始裝車、暫停裝車和設(shè)備的狀態(tài)顯示等功能。對于散裝機(jī)的操作和設(shè)備運(yùn)行時(shí)“跑、冒、滴、漏”情況的監(jiān)視，則需要借助安裝網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控?cái)z像完成，如圖2所示。

以傳統(tǒng)方式安裝一臺散裝計(jì)量系統(tǒng)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(tǒng)的單機(jī)操作或DCS操作都存在成本較高和資源浪費(fèi)的情況。因此，尋找既能滿足現(xiàn)場無人值守控制，又能減少安裝與施工成本的散裝計(jì)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(yuǎn)程自動化監(jiān)控系統(tǒng)，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(tǒng)單臺散裝計(jì)量系統(tǒng)操作方式對比

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

散裝遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理基于計(jì)算機(jī)通訊的架構(gòu)組件實(shí)現(xiàn)（見圖3），集成了工業(yè)軟件開發(fā)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(shù)據(jù)地址變量添加至配置文件中，即可建立數(shù)據(jù)的核心倉庫中心及業(yè)務(wù)邏輯處理中心，將數(shù)據(jù)快速便捷地分發(fā)至上下游，搭建可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)視、生產(chǎn)報(bào)表及自動化控制和各種工藝參數(shù)歷史數(shù)據(jù)追溯的遠(yuǎn)程管理控制軟件。

現(xiàn)場監(jiān)控方面，基于網(wǎng)絡(luò)攝像設(shè)備進(jìn)行通訊，用戶僅需要在配置文件中加入網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)IP，即可將實(shí)時(shí)監(jiān)視畫面集成到裝車界面中。同時(shí)，系統(tǒng)可將關(guān)鍵操作的抓拍畫面存放到計(jì)算機(jī)本地，便于追溯；取消了原有“硬盤錄像機(jī)+液晶顯示器+上位機(jī)”的軟硬件搭配方式，大大降低了安裝與硬件成本。

圖3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)組成與控制策略

遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控系統(tǒng)以通訊組件為核心，通過與PLC 底層建立通訊，接入網(wǎng)絡(luò)攝像設(shè)備SDK，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場實(shí)時(shí)控制與視頻采集[2]，除此之外，無需額外的軟硬件，系統(tǒng)硬件配置如圖4所示。

針對科氏力秤散裝計(jì)量系統(tǒng)（如運(yùn)用在洛浦天山水泥散裝計(jì)量系統(tǒng)），系統(tǒng)直接以以太網(wǎng)S7協(xié)議與現(xiàn)場PLC建立通訊。通訊時(shí)，簡單配置PLC IP地址與變量地址即可實(shí)時(shí)完成數(shù)據(jù)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(jìn)行，設(shè)備控制則由PLC 或單片機(jī)進(jìn)行，在配置相關(guān)協(xié)議信息和變量地址后，即可進(jìn)行實(shí)時(shí)通訊讀取重量數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)運(yùn)行

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了與銷售系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)集成的接口，如需實(shí)現(xiàn)智能控制，僅需在系統(tǒng)內(nèi)配置銷售或一卡通系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫連接字符串和sqlite 語句，將相應(yīng)的信息讀取至系統(tǒng)中，進(jìn)而與銷售或一卡通數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。同時(shí)，系統(tǒng)將裝車信息存放至輕量級數(shù)據(jù)庫，在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)誤差實(shí)時(shí)監(jiān)測的同時(shí)，簡化了系統(tǒng)的安裝與配置。

系統(tǒng)在聯(lián)動模式工作時(shí)，司機(jī)持IC 卡至指定裝車機(jī)刷卡器刷卡驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后，按下“開始裝車”按鈕，同時(shí)獲取相應(yīng)訂單，訂單包含車號、皮重及限裝重量等信息。操作員根據(jù)IC 卡驗(yàn)證結(jié)果，通過視頻界面操作終端設(shè)備，依次聯(lián)鎖啟動收塵器、斜槽風(fēng)機(jī)、氣動開關(guān)閥等，以實(shí)現(xiàn)安全、高效、智能裝車。

終端設(shè)備達(dá)到預(yù)設(shè)重量停止裝車后，會激發(fā)系統(tǒng)停止裝車響應(yīng)事件，系統(tǒng)將卡號、車號、顯示重量、裝車開始時(shí)間、裝車結(jié)束時(shí)間和裝車耗時(shí)等信息寫入文本型數(shù)據(jù)庫sqlite 中。同時(shí)，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視來自銷售系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫信息，一旦車輛過磅出廠后，會將過磅凈重同步至報(bào)表中，以便檢修人員實(shí)時(shí)跟蹤裝車誤差，計(jì)算相應(yīng)的誤差系數(shù)，達(dá)到實(shí)時(shí)校正的效果，遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控與控制系統(tǒng)操作界面見圖5，裝車報(bào)表見圖6。

圖4 硬件配置

圖5 遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控與控制系統(tǒng)操作界面

圖6 遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控與控制系統(tǒng)裝車報(bào)表

4 結(jié)語

針對散裝現(xiàn)場無人值守和遠(yuǎn)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(shè)計(jì)，粉料散裝遠(yuǎn)程自動化監(jiān)控系統(tǒng)將設(shè)備的采集與控制和現(xiàn)場的實(shí)時(shí)監(jiān)控高度集成，在不增加網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控、存儲和上位機(jī)組態(tài)軟件的情況下，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程自動化的監(jiān)控與管理，提高散裝環(huán)節(jié)自動化水平，從而達(dá)到降本增效、無人值守的目的。同時(shí)，該系統(tǒng)使用輕量級的文本型數(shù)據(jù)庫sqlite，免去了復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫安裝與配置，可快速部署應(yīng)用。