康玉忠，袁榮華，楊俊峰

基于GRM200G的化工反應(yīng)釜遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)計

康玉忠，袁榮華，楊俊峰

反應(yīng)釜自動控制系統(tǒng)采用抗干擾能力強(qiáng)的 PLC 為處理器，采用GRM200G模塊與遠(yuǎn)程終端實現(xiàn)信息交換，實現(xiàn)對反應(yīng)釜自動控制系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

反應(yīng)釜自動控制系統(tǒng)；GRM200G；遠(yuǎn)程監(jiān)控

0 引言

反應(yīng)釜是樹脂生產(chǎn)流程中最關(guān)鍵的設(shè)備，目前廣東清遠(yuǎn)雅克化工有限公司的樹脂生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)有反應(yīng)釜自動投料計量控制系統(tǒng)和反應(yīng)釜溫度自動控制系統(tǒng)，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝與原料及反應(yīng)劑的投入時序、速度以及物料反應(yīng)過程有著很密切關(guān)系。由于生產(chǎn)產(chǎn)品達(dá)上百種，部分產(chǎn)品的配方定制還需要技術(shù)人員加入，反應(yīng)釜反應(yīng)過程的溫度控制具有較大的時變性和滯后性，生產(chǎn)過程采用人工巡檢，技術(shù)人員勞動強(qiáng)度大，化工生產(chǎn)的安全性和產(chǎn)品質(zhì)量難以保證，為此提出對自動控制系統(tǒng)進(jìn)行改造升級，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，以提高化工產(chǎn)品生產(chǎn)效率。

1 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝及過程控制要求

樹脂生產(chǎn)的主要原材料為甲苯、丙二醇、乙二醇等，典型生產(chǎn)過程為分兩階段進(jìn)行：生產(chǎn)第一階段,將原材料投入反應(yīng)釜后，啟動加熱設(shè)備，提升釜溫，進(jìn)行升溫脫水、恒溫脫水；第二生產(chǎn)階段，二次投料加入部分化學(xué)添加劑后，啟動加熱設(shè)備，三次恒溫，真空脫水，冷卻出料。反應(yīng)釜部分溫度曲線如圖1所示：

圖1 反應(yīng)釜部分溫度曲線

反應(yīng)釜生產(chǎn)過程綜合控制系統(tǒng)要求：根據(jù)反應(yīng)釜生產(chǎn)產(chǎn)品的工藝條件，一方面由工藝模板控制總加料量、配方和加料時序，加料由電子秤的秤重信號，計算出化學(xué)原料單體瞬時流量、平均給料流量等參數(shù)；送PLC模塊調(diào)節(jié)控制；另一方面，通過PLC模塊按時序調(diào)節(jié)反應(yīng)釜的溫度，自動控制反應(yīng)釜加溫冷卻電動閥，對生產(chǎn)產(chǎn)品的反應(yīng)釜升溫曲線進(jìn)行跟蹤，對控制過程中參數(shù)越界作報警處理，實現(xiàn)反應(yīng)釜全過程化學(xué)反應(yīng)的智能化遠(yuǎn)程監(jiān)控。反應(yīng)釜控制流程如圖 2所示：

圖2 反應(yīng)釜控制流程示意

2 報警系統(tǒng)的擴(kuò)展設(shè)計

樹脂生產(chǎn)的反應(yīng)釜自動投料計量控制系統(tǒng)采用西門子PLCS7-400作為控制系統(tǒng)，具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、容易擴(kuò)展的優(yōu)點，系統(tǒng)采用 WINCC作為軟件控制，通過PROFIBUS+MPI協(xié)議與各稱重儀進(jìn)行通信，用分布式數(shù)據(jù)采集單元 ET200進(jìn)行采集現(xiàn)場數(shù)字、模擬量數(shù)據(jù)及輸出閥門調(diào)節(jié)控制信號。為了實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理功能，系統(tǒng)增加GRM200控制系統(tǒng)模塊，實現(xiàn)智能短信報警。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖如圖3所示：

圖3 報警系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

GRM200 智能短信報警控制器是一款具有PLC強(qiáng)大編程功能和RTU功能GSM遠(yuǎn)程測控終端，使用GSM（控制器需插入手機(jī) SIM 卡）作為通訊手段，GSM 雙頻900/1800MHz，標(biāo)配2米吸盤天線，采用工業(yè)級設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，GRM200 自帶RS485通訊接口，可以實現(xiàn)PLC的短信遠(yuǎn)程控制，通過總線與生產(chǎn)線監(jiān)控主機(jī)連接，主機(jī)一旦監(jiān)測到產(chǎn)品生產(chǎn)過程運行異常即會發(fā)出報警信號，將報警內(nèi)容發(fā)送到指定的技術(shù)人員手機(jī)上，或發(fā)短信給管理員進(jìn)行報警，讓技術(shù)人員到達(dá)現(xiàn)場采取措施，減少損失或排除安全隱患。

GRM200采用GSM完成遠(yuǎn)程設(shè)備與控制中心的通信，GSM網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍廣，實現(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)備的實時監(jiān)控時具有不需撥號、價格便宜、覆蓋范圍廣等優(yōu)勢。GRM200采用Internet云監(jiān)控服務(wù)，可除去傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)要求專用的監(jiān)控服務(wù)器和固定的IP地址的限制，用戶只要能連接Internet，都可以監(jiān)控自己的設(shè)備，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。

3 GRM200 報警功能設(shè)計

GRM200G通過短信可實現(xiàn)短信報警、短信讀變量、短信寫變量、短信查詢、短信控制等功能。為了考慮系統(tǒng)的安全可靠性，僅設(shè)計短信報警和短信查詢功能。

（1）根據(jù)化工生產(chǎn)安全要求，對生產(chǎn)場專區(qū)設(shè)置火警、煙霧、主要設(shè)備運行狀態(tài)等傳感器，通過GRM200G短信報警功能。

（2）根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求，對生產(chǎn)自動控制過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)設(shè)置監(jiān)控報警。如當(dāng)生產(chǎn)時給料不足，加料稱重、定量滴加速率等異常，設(shè)置短信報警。

（3）通過系統(tǒng)軟件將反應(yīng)釜生產(chǎn)實時溫度與產(chǎn)品生產(chǎn)工藝溫度的歷史數(shù)據(jù)對比分析，出現(xiàn)異常后設(shè)置短信報警。

（4）通過系統(tǒng)軟件，使管理技術(shù)人員在第一時間了解現(xiàn)場狀況，通過短信查詢消息模版中設(shè)置需要查詢的參數(shù)。

4 報警系統(tǒng)程序控制設(shè)計流程

系統(tǒng)采用SIEMENS全集成自動化系統(tǒng)PCS7，預(yù)先貯存各種產(chǎn)品生產(chǎn)工藝曲線和配比，存儲生產(chǎn)的各種產(chǎn)品的反應(yīng)釜溫度數(shù)據(jù)曲線、物料的給料流速、閥門動作累積時間等數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)軟件，讀入產(chǎn)品生產(chǎn)的歷史數(shù)據(jù)，設(shè)定算法，消除干擾，定時3-5分鐘自動檢測，實現(xiàn)過程監(jiān)控，異常時短信報警，如圖4所示：

圖4 反應(yīng)釜投料升溫報警程序流程

投料溫控報警程序流程，如反應(yīng)釜加料啟動反應(yīng)，如果加料配方出現(xiàn)錯誤，將直接影響反應(yīng)釜內(nèi)溫度，反應(yīng)釜加高溫?zé)嵊蜕郎貢r間累積較歷史記錄有明顯差異，將反應(yīng)釜的實時溫度與設(shè)定的歷史溫度曲線數(shù)據(jù)對比分析，出現(xiàn)異常后，通過軟件系統(tǒng)向GRM200G模塊設(shè)置通信，實現(xiàn)短信報警。

5 總結(jié)

化工反應(yīng)釜遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)利用 GRM200G模塊，通過GSM建立手機(jī)通信，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程PC主機(jī)通信，將化工生產(chǎn)場況實時狀態(tài)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)過程實時數(shù)據(jù)與歷史數(shù)據(jù)對比差異，展現(xiàn)在高層管理者或技術(shù)人員面前，為排除生產(chǎn)過程中的安全隱患提供決策，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，從而降低管理與運營成本，提高社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]田江學(xué),屈衛(wèi)東,張豪.噴射成形控制系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J].微型電腦應(yīng)用, 2003, 19(12).

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Design of Chemical Reaction Remote Monitoring System Based on GRM200G

Kang Yuzhong1, Yuan Ronghua2, Yang Junfeng2
(1.Guangdong Institute of Science and Technology, Zhuhai 200072, China; 2. Yakoo Chemical Co., Ltd, Qingyuan 511540, China)

The reaction control system uses PLC with strong anti-interference capacity as the processor, and uses GRM200G module and remote terminal to realize the information exchange so that itcan realize the automatic control system for remote monitoring in reaction kettle.

Automatic Control System for the Reaction Kettle; GRM200G; Remote Monitoring

TP311

A

2014.12.10）

1007-757X(2015)05-0015-02

廣東省清遠(yuǎn)市產(chǎn)學(xué)研結(jié)合項目（2013D002）

康玉忠（1966-），男，漢陽人，廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，副教授，碩士，研究方向：計算機(jī)自動控制、軟件技術(shù)，珠海，519090袁榮華（1964-），男，荊州人，廣東雅克化工有限公司，高級實驗師，碩士，研究方向：高分子材料，清遠(yuǎn)，511540楊俊峰（1964-），男，荊州人，廣東雅克化工有限公司，高級工程師，研究方向：高聚物及化學(xué)合成，清遠(yuǎn)，511540