改性沥青设备远程监控系统的设计与实现

陈献琦

摘 要：针对改性沥青生产过程中生产工艺对改性沥青指标的影响，分析了目前改性沥青生产过程中的存在问题，从客观实际情况出发，设计一套高可靠性、高性能、分散控制、具有集中监视和管理功能的改性沥青生产监控系统。

本系统采用一种基于互联网技术的改性沥青生产监控系统，，采用组态王6.55作为上位机系统通过PLC对改性沥青生产过程中的配比、温度、发育时间进行控制；实时监测生产现场的温度、液位、流量、阀门、电机运转状态等数据。计算机作为上位机可以提供良好的人机界面，进行全系统的监控、计量、报警和管理，完成了从数据采集、数据处理和控制、上位机网络管理和Web浏览所有功能。

经实验证明，该监控系统人机界面友好、操作便捷，具有自适应功能，实现了系统的远程监控、故障预警、远程诊断、远程操作、数据统计等设计目标。

关键词：工业控制自动化；温度液位控制；可编程控制器；组态软件；互联网技术

引言：随着我国国民经济的发展、运输的增加使得公路的负担越来越重，普通沥青路面的耐磨性及抗水性及冬裂夏熔的缺陷不满足高速满载的交通增长的需求，而改性沥青具有高温稳定性、低温抗裂性和出色的粘附性、耐疲劳性，因此SBS改性沥青的生产备受业内人士高度重视。然而，现在原先改性沥青生产通过手动开阀、手动控泵、人工计量，存在监控不及时，人为误差大，还有随意性大，可靠性不高，运作速度慢、能源消耗高等问题，大大的影响改性沥青性能和指标，进而影响了公路的路用性能。为满足公路建设市场需求、减轻劳动强度、提高工作效率、节约能源、运作安全，改性沥青生产远程监控系统起到关键作用。因此，我中心结合本身实际情况，进行改性沥青生产远程监控系统改造。

一、改性沥青生产远程监控系统组成

改性沥青生产远程监控系统由数据采集控制和监控管理两大部分组成，数据采集控制系统结构示意如图1所示。

数据采集控制主要由现场生产设备、仪器仪表、操作按钮、可编程控制器等组成，采集到的数据通过串行通讯传到上位机，由上位机进行处理、储存、报警。同时上位机接受现场人员指令，根据生产工艺向可编程控制器传送操作命令，由可编程控制器来控制泵的运行和阀门的操作。

监控管理系统结构如图2所示，管理者可以随时随地通过Internet网实现远程监控。客户端有着强大的自主功能，在如图二所示的模拟工作场景中，局域网内部如厂长办公室的电脑通过浏览器实时浏览画面，监控各种工业数据，而与之相连的任何一台PC机亦可实现相同的功能。组态王的For Internet应用，实现了对系统信息的动态性、实时性和交互性。

二、改性沥青生产远程监控系统主要功能

（1）数据采集与控制

为沥青罐安装压力传感器和测温铂电阻，能在控制中心实时监控到罐内的储存量和温度，同时把现场温度引入系统，可按设定温度加热，避免温度超温，造成能源浪费或质量事故。

（2）安全监控

通过静态检漏监测、储罐液位超限报警、储罐温度超温报警等检测措施、为沥青管道加装测温传感器、压力传感器和流量计，能在监控室实时监测到管道状态和流量控制，有效防止漏油、窜油、冒油及其他突发性事故的发生。

（3）泵机安全监控

实现沥青泵状态监视、沥青泵出入口压力检测、重要机泵安全自保连锁等功能。在沥青泵控制系统加装自动控制装置，能实时监测到沥青泵的运行情况和实现系统的联动状态的自动控制。

（4）阀门控制和安全连锁

实现重要阀门的遥控、阀位回讯检测、阀门事故状态检测。在此基础上，实现紧急情况下的各种安全连锁。例如：主路阀门有故障紧急关闭时泵的旁路阀门则自动开启形成回路，防止电机和泵损坏。

（5）信息的集中与管理

改性沥青生产远程监控系统控制中心对改性沥青生产运作进行全面监控、操作、记录，并把各种工况数据采集、处理，传送到上级管理网，使中心实施先进的信息化管理。实现有报警事件记录；工作记录：将操作人、操作时间、操作内容存盘记录。操作记录对于加强操作责任心、避免事故发生、事故后的原因分析具有重要意义；工作管理：重要操作设置口令，密码符合才允许操作。

（5）远程操作和监控、诊断

通过Internet网远程监控设备一切运行情况，实施远程操作，协助现场人员进行设备调试、管理设备信息；快速诊断锁定问题根源、远程修复问题，需人工修复，可根据问题诊断报告，由现场人员解决；

三、控制系统的硬件组成

温度通过铂电阻检测，由具有通讯功能的温控仪显示、控制、报警，同时通过RS485通讯传到上位机。

液位通过安装在罐下部的压力变送器检测，由巡检仪显示、报警，同时通过RS485通讯传到上位机。

阀位通过行程开关检测，开关信号传至可编程控制器，再传送至上位机。

压力报警通过电接点压力表检测，开关信号传至PLC，再传送至上位机。

流量由北京首科实华的质量流量计进行测量、显示、控制、报警，同时通过RS485通讯传到上位机。

PLC采用OMRON的CP1E型可编程控制器加3个40点I/O扩展单元组成。

上位机由研华IPC-610型工控机加宇泰的多串口卡组成。

网络由TL-SG2224P组成单位内部局域网并兼转发和Web管理。

四、控制系统软件设计

采用了北京亚控的组态王6.55作为上位机的控制软件开发平台，它具有编程容易，图形功能强，易于联网，实时性能好，运行稳定可靠的特点

1）权限管理功能：该软件登录权限为操作员、工艺员、管理员，管理员具备软件操作的所有权限，工艺员可对关键的工艺参数设置，但无法进行开关阀门、启停泵等操作，而操作员不能设置工艺参数，但能进行开关阀门、启停泵等操作。

2） 主界面设计

主界面以整个设备的工艺流程为背景，显示改性沥青设备所有配置的设备，动态显示管道中沥青的流动状态、阀门开启状态和泵、搅拌的运转状态，在主画面上根据登录者的权限可以发出阀门开启指令和电机运转指令。也可根据登录者的权限切换至工艺参数设置画面或数据查询画面。

3）数据采集与处理

实时刷新监控画面状态及数据；根据报警信息，进行故障处理；记录报警、设备状态变化、用户注册登陆等运行信息；运行趋势分析；定时存入数据库

4）报表功能：系统可以对沥青、改性剂、添加剂自动做出日报、月报、年报，不同的时间段自动进行对比分析，通过分析历史数据，进而对未来做出数据预测。用户可以根据需要选择时间和类别，然后按预览/打印按钮，打印有关报表。打印包括定时打印和召唤打印，召唤打印包括实时打印和历史打印，事故、故障时自动打印。打印的表格有：操作记录统计表，包括设备开、停机时间和次数等；事故和故障统计表；越限和超限报警报表；事件顺序记录报表。

5）故障报警

实行电机过载报警，阀门动作异常报警，液位超限报警，超温报警等，报警方式包括：弹出文字信息、声光提示等。

6）WEB发布

WEB功能采用B/S结构，用户端可以随时随地通过Internet/Intranet实现远程监控，通过Internet网您能够在任何地方获得与上位机上一样的画面和数据显示、报表显示、报警显示、趋势曲线显示等，以及方便快捷的控制功能。

五、结束语

实践表明：改性沥青生产设备经过远程监控系统改造后为改性沥青的生产管理提供了极大的方便，同时提高了改性沥青产品的指标和稳定性，降低了生产成本，保障了系统运行安全，也提高了本中心的管理水平。

參考文献：

（1）北京亚控科技发展有限公司《组态王6.55使用手册》

（2）马健《基于WEB的设备远程监控系统的设计与实现》.中北大学，2016

（3）汪正江《基于WEB组态工控系统设计与实现》北京邮电大学，2015

（4）周欣然 《组态软件的设计》中南大学，2003