基于GRM200G的化工反應釜遠程監(jiān)控設計

康玉忠，袁榮華，楊俊峰

基于GRM200G的化工反應釜遠程監(jiān)控設計

康玉忠，袁榮華，楊俊峰

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

反應釜自動控制系統(tǒng)；GRM200G；遠程監(jiān)控

0 引言

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

1 產品生產工藝及過程控制要求

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

圖1 反應釜部分溫度曲線

反應釜生產過程綜合控制系統(tǒng)要求：根據(jù)反應釜生產產品的工藝條件，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，計算出化學原料單體瞬時流量、平均給料流量等參數(shù)；送PLC模塊調節(jié)控制；另一方面，通過PLC模塊按時序調節(jié)反應釜的溫度，自動控制反應釜加溫冷卻電動閥，對生產產品的反應釜升溫曲線進行跟蹤，對控制過程中參數(shù)越界作報警處理，實現(xiàn)反應釜全過程化學反應的智能化遠程監(jiān)控。反應釜控制流程如圖 2所示：

圖2 反應釜控制流程示意

2 報警系統(tǒng)的擴展設計

樹脂生產的反應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、容易擴展的優(yōu)點，系統(tǒng)采用 WINCC作為軟件控制，通過PROFIBUS+MPI協(xié)議與各稱重儀進行通信，用分布式數(shù)據(jù)采集單元 ET200進行采集現(xiàn)場數(shù)字、模擬量數(shù)據(jù)及輸出閥門調節(jié)控制信號。為了實現(xiàn)遠程監(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)總體結構圖如圖3所示：

圖3 報警系統(tǒng)總體結構

GRM200 智能短信報警控制器是一款具有PLC強大編程功能和RTU功能GSM遠程測控終端，使用GSM（控制器需插入手機 SIM 卡）作為通訊手段，GSM 雙頻900/1800MHz，標配2米吸盤天線，采用工業(yè)級設計標準，GRM200 自帶RS485通訊接口，可以實現(xiàn)PLC的短信遠程控制，通過總線與生產線監(jiān)控主機連接，主機一旦監(jiān)測到產品生產過程運行異常即會發(fā)出報警信號，將報警內容發(fā)送到指定的技術人員手機上，或發(fā)短信給管理員進行報警，讓技術人員到達現(xiàn)場采取措施，減少損失或排除安全隱患。

GRM200采用GSM完成遠程設備與控制中心的通信，GSM網(wǎng)絡覆蓋范圍廣，實現(xiàn)遠程設備的實時監(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，可除去傳統(tǒng)的網(wǎng)絡系統(tǒng)要求專用的監(jiān)控服務器和固定的IP地址的限制，用戶只要能連接Internet，都可以監(jiān)控自己的設備，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

3 GRM200 報警功能設計

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，僅設計短信報警和短信查詢功能。

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

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

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

（4）通過系統(tǒng)軟件，使管理技術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置需要查詢的參數(shù)。

4 報警系統(tǒng)程序控制設計流程

系統(tǒng)采用SIEMENS全集成自動化系統(tǒng)PCS7，預先貯存各種產品生產工藝曲線和配比，存儲生產的各種產品的反應釜溫度數(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，讀入產品生產的歷史數(shù)據(jù)，設定算法，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 反應釜投料升溫報警程序流程

投料溫控報警程序流程，如反應釜加料啟動反應，如果加料配方出現(xiàn)錯誤，將直接影響反應釜內溫度，反應釜加高溫熱油升溫時間累積較歷史記錄有明顯差異，將反應釜的實時溫度與設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模塊設置通信，實現(xiàn)短信報警。

5 總結

化工反應釜遠程監(jiān)控系統(tǒng)利用 GRM200G模塊，通過GSM建立手機通信，通過GPRS網(wǎng)絡與遠程PC主機通信，將化工生產場況實時狀態(tài)數(shù)據(jù)及生產過程實時數(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人員面前，為排除生產過程中的安全隱患提供決策，提高產品生產質量，從而降低管理與運營成本，提高社會效益和經(jīng)濟效益。

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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

廣東省清遠市產學研結合項目（2013D002）

康玉忠（1966-），男，漢陽人，廣東科學技術職業(yè)技術學院，副教授，碩士，研究方向：計算機自動控制、軟件技術，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，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：高聚物及化學合成，清遠，511540