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現(xiàn)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(xiàn)散裝計量遠程控制需要接入散裝機上升與下降、系統(tǒng)開機、開始裝車、暫停裝車和設備的狀態(tài)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(jiān)視，則需要借助安裝網(wǎng)絡監(jiān)控攝像完成，如圖2所示。

以傳統(tǒng)方式安裝一臺散裝計量系統(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(xiàn)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(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)單臺散裝計量系統(tǒng)操作方式對比

1 系統(tǒng)設計思路

散裝遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理基于計算機通訊的架構(gòu)組件實現(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，搭建可實現(xiàn)實時監(jiān)視、生產(chǎn)報表及自動化控制和各種工藝參數(shù)歷史數(shù)據(jù)追溯的遠程管理控制軟件。

現(xiàn)場監(jiān)控方面，基于網(wǎng)絡攝像設備進行通訊，用戶僅需要在配置文件中加入網(wǎng)絡攝像機IP，即可將實時監(jiān)視畫面集成到裝車界面中。同時，系統(tǒng)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(tǒng)設計架構(gòu)圖

2 系統(tǒng)組成與控制策略

遠程自動化監(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)絡攝像設備SDK，實現(xiàn)現(xiàn)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(tǒng)硬件配置如圖4所示。

針對科氏力秤散裝計量系統(tǒng)（如運用在洛浦天山水泥散裝計量系統(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，簡單配置PLC IP地址與變量地址即可實時完成數(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通訊方式進行，設備控制則由PLC 或單片機進行，在配置相關協(xié)議信息和變量地址后，即可進行實時通訊讀取重量數(shù)據(jù)。

3 系統(tǒng)運行

系統(tǒng)設計了與銷售系統(tǒng)、一卡通系統(tǒng)集成的接口，如需實現(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，將相應的信息讀取至系統(tǒng)中，進而與銷售或一卡通數(shù)據(jù)互聯(lián)互通。同時，系統(tǒng)將裝車信息存放至輕量級數(shù)據(jù)庫，在實現(xiàn)系統(tǒng)誤差實時監(jiān)測的同時，簡化了系統(tǒng)的安裝與配置。

系統(tǒng)在聯(lián)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(jù)IC 卡驗證結(jié)果，通過視頻界面操作終端設備，依次聯(lián)鎖啟動收塵器、斜槽風機、氣動開關閥等，以實現(xiàn)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(fā)系統(tǒng)停止裝車響應事件，系統(tǒng)將卡號、車號、顯示重量、裝車開始時間、裝車結(jié)束時間和裝車耗時等信息寫入文本型數(shù)據(jù)庫sqlite 中。同時，系統(tǒng)實時監(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(shù)，達到實時校正的效果，遠程自動化監(jiān)控與控制系統(tǒng)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(jiān)控與控制系統(tǒng)操作界面

圖6 遠程自動化監(jiān)控與控制系統(tǒng)裝車報表

4 結(jié)語

針對散裝現(xiàn)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(jiān)控系統(tǒng)將設備的采集與控制和現(xiàn)場的實時監(jiān)控高度集成，在不增加網(wǎng)絡監(jiān)控、存儲和上位機組態(tài)軟件的情況下，實現(xiàn)遠程自動化的監(jiān)控與管理，提高散裝環(huán)節(jié)自動化水平，從而達到降本增效、無人值守的目的。同時，該系統(tǒng)使用輕量級的文本型數(shù)據(jù)庫sqlite，免去了復雜的數(shù)據(jù)庫安裝與配置，可快速部署應用。