1 引言

隨著科學技術的發展，基于以太網、計算機(PC)、可編程控制器(PLC)、人機界面(HumanComputer Interface，HMI)、智能儀表的自動化已成為現代工廠的技術支柱。與傳統的基于現場總線的工業控制網絡體系相比，工業以太網具有通信速率高、成本低廉、資源共享能力強、可持續發展潛力大等優勢。

我國涂料行業生產線的自動化程度相對落后，隨著涂料行業的技術改造和新建項目中計算機技術的廣泛應用，采用PLC控制取代了繼電器控制；工藝流程的人機界面動態顯示取代了模擬顯示；PC機與以太網技術使整個生產線處于遠程控制和管理下，從而徹底改變了傳統涂料行業生產的落后面貌。

本系統主要研究由PC、PLC和HMI組成的遠程控制系統在涂料生產線的應用。從工藝流程的控制要求人手，對涂料生產線綜合分析，通過PLC編程實現基本控制要求，通過觸摸屏設計一套人性化、簡單化的人機界面，再通過現場調試對工藝參數進行調整。上位機監控軟件采用北京亞控科技發展有限公司的“組態王6．53”組態軟件，設計了工藝流程圖顯示、動態數據畫面顯示、報表顯示、報警顯示等功能，實現對生產的過程監控及數據處理。通過以太網，管理者可以遠程監控整個生產過程，定時查看生產數據，從而最終滿足控制和管理要求。

2 工藝流程簡介

涂料生產包括基料配對、配料、兌稀、包裝、入庫等環節。總體工藝流程如圖1所示。涂料生產工藝流程是：將膠料和助劑混合，并進行低速攪拌；將顏填料、助劑和水混合后進行高速分散，必要時進行研磨制成白漿；把白漿分批慢速加入到乳液中，形成初涂料；用增稠劑調整初涂料的粘稠度，用色漿調配初涂料的顏色及其深淺度，或再加入消泡劑即為乳膠漆成品，經過濾、稱量、包裝、檢驗合格后就可入庫或上市銷售。

圖1 總體工藝流程圖

3 控制系統結構設計

根據工藝流程和生產要求，涂料生產過程控制中最重要的是對各種物料進出量實現精確控制。生產所用的物料都存放在物料罐中，每次用料量都很大。由于現場條件的限制，無法直接采用重量傳感器來計量。而且從節約成本出發，采用質量流量計也不經濟。因此，本系統中采用液位變送器檢測物料罐中物料液位的變化，利用罐的截面積得到進出物料量的體積，再利用該物料的密度就可得到進出物料的量。同時，該遠程控制系統還要求具有以下功能：

(1)對整個工藝流程實現自動檢測和控制；

(2)以組態王6．53web為技術平臺，實時顯示系統的監控畫面；

(3)通過以太網通訊，實現不同樓層的人機界面資料共享以及生產的遠程監測；

(4)生產過程自動控制中具有多重安全措施；

(5)實現“現場無人值班，控制室少人操作”的目標，減輕操作人員的工作量和勞動強度，并加強對操作人員的監督和管理。

整個系統分為四層：現場控制級、PLC控制站、上位計算機監控系統和遠程監控系統。系統結構如圖2所示。

圖2 系統結構圖

3．1現場控制級

現場控制級主要有兩部分功能：一是對現場的生產進行手動操作；二是現場的液位變送器與PLC連接，將物料量的變化信號傳送到PLC，PLC輸出控制泵，從而實現進出物料量的自動控制。

3．2 PLC控制站

PLC控制站由可編程控制器、觸摸屏、配電器、中間繼電器和報警器等組成。

本系統中可編程控制器采用歐姆龍公司CPIH，主要完成對現場設備相關模擬量和開關量的數據狀態采集及輸出控制。觸摸屏采用威綸通公司的MT8000。觸摸屏與PLC配套使用，使得PLC的應用更加靈活。觸摸屏可以設置參數、顯示數據、以動畫等形式描繪生產過程，使得PLC的應用可視化。采用RS232接口將觸摸屏與PLC通過通信電纜進行連接。遠程觸摸屏(HMI A)和本地觸摸屏(HMI B)通過以太網連接，二者均可顯示儀表數據和設備狀態，都能對現場設備進行控制。

3．3上位計算機監控系統

上位計算機監控系統既能完成系統的組態、調試，檢測參數的在線修正和控制參數的設置，又能實現對生產數據的采集，報表的生成和打印，異常信號的報警及生產現場信息的網絡發布等功能。利用組態王6．53的web功能，上位監控計算機同時作為系統的web服務器，組態王工程可通過web服務器完成web發布。

3．4遠程監控系統

遠程監控系統指廠長室通過以太網與現場PC相連，操作人員可以隨時隨地通過以太網和IE瀏覽器實施遠程監控。