PCCP管生產(chǎn)過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究

李保華

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

PCCP管生產(chǎn)過程關(guān)鍵環(huán)節(jié)監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)研究

李保華

（遼寧省水利廳，遼寧沈陽110003）

結(jié)合大型P C C P管生產(chǎn)實踐，充分的運用了現(xiàn)代通信傳輸技術(shù)、自控技術(shù)和信息技術(shù)，開發(fā)了一套關(guān)鍵生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對管廠的水壓試驗、蒸養(yǎng)、纏絲、噴漿、拌和五大關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)電氣控制系統(tǒng)的生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)進行遠(yuǎn)程采集、記錄、分析和報警。系統(tǒng)在管廠的實際生產(chǎn)過程中取得了良好的應(yīng)用效果。

P C C P；關(guān)鍵生產(chǎn)過程；監(jiān)控；軟件開發(fā)

1 研究背景

遼寧省某輸水工程管線段以P C C P管為主，其中P C C P管累積長度近1000km（2～4管同槽鋪設(shè)）。根據(jù)用管需求全線需生產(chǎn)各類P C C P管及管件20余萬根，共建設(shè)P C C P管廠7座。為保障管材生產(chǎn)的質(zhì)量，課題啟動了P C C P管關(guān)鍵生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)的試點研發(fā)與推廣建設(shè)工作。實現(xiàn)了在不影響管廠正常生產(chǎn)的情況下，對P C C P管生產(chǎn)的水壓試驗、蒸養(yǎng)、纏絲、噴漿、拌和五大關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程收集、數(shù)據(jù)庫記錄、運行狀態(tài)分析和報警。系統(tǒng)具有快捷、方便、高效、可追溯的特點，對提高P C C P管生產(chǎn)過程質(zhì)量控制的水平效果顯著。

2 系統(tǒng)設(shè)計

P C C P管廠關(guān)鍵生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)成果包括P C C P管生產(chǎn)設(shè)備專業(yè)接口開發(fā)、系統(tǒng)通信專網(wǎng)構(gòu)建、監(jiān)控中心集成和專業(yè)軟件系統(tǒng)研發(fā)四部分。通過上述成果的應(yīng)用，實現(xiàn)在不影響管廠原有生產(chǎn)模式的條件下，對管廠水壓試驗、蒸養(yǎng)、纏絲、噴漿、拌和五大關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)過程的全程記錄和專業(yè)分析，系統(tǒng)的功能和數(shù)據(jù)流程如圖1所示。

3 技術(shù)研發(fā)成果

為實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)，需要重點解決的問題包括：設(shè)備及數(shù)據(jù)接口開發(fā)、系統(tǒng)通信專網(wǎng)構(gòu)建、監(jiān)控中心集成和專業(yè)軟件研發(fā)，主要研究成果如下：

圖1 系統(tǒng)的功能及數(shù)據(jù)流程設(shè)計成果圖

3.1 設(shè)備接口開發(fā)

系統(tǒng)監(jiān)控的P C C P管主要生產(chǎn)設(shè)備包括：水壓試驗機、蒸養(yǎng)系統(tǒng)設(shè)備、纏絲設(shè)備、拌合設(shè)備和噴漿系統(tǒng)設(shè)備，各設(shè)備的接口形式主要有如下幾類：

（1）需加裝傳感采集設(shè)備列

如水壓監(jiān)控設(shè)備，傳統(tǒng)P C C P管廠的水壓設(shè)備均采用現(xiàn)場人工監(jiān)視壓力表方式進行操作。為實現(xiàn)監(jiān)控目的，本研究對水壓試驗系統(tǒng)進行了自動化監(jiān)測改造，通過在壓力表前加裝三通并安裝壓力傳感器的方式實現(xiàn)。打壓系統(tǒng)的壓力傳感器引入打壓系統(tǒng)旁設(shè)置的采集控制柜，采集控制柜內(nèi)設(shè)置電源、采集模塊、通信轉(zhuǎn)換模塊和一體式工控機，工控機中開發(fā)采集控制軟件，實現(xiàn)打壓實驗系統(tǒng)監(jiān)測的人工管理、采集、存儲，系統(tǒng)采用V B 6.0開發(fā)，數(shù)據(jù)庫采用SQ LSe r v e r，工控機接入無線專網(wǎng)與監(jiān)控中心通信實現(xiàn)數(shù)據(jù)上報。

采用的協(xié)議轉(zhuǎn)換流程和實現(xiàn)的現(xiàn)場應(yīng)用效果如圖2、圖3。

圖2 協(xié)議轉(zhuǎn)換示意圖

圖3 水壓采集一體化工作站現(xiàn)場操作場面

（2）原生產(chǎn)系統(tǒng)中已采用自動化監(jiān)控的接口

針對P C C P管廠原生產(chǎn)系統(tǒng)中已經(jīng)具有自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)備，如蒸養(yǎng)、拌和、纏絲、噴漿生產(chǎn)均采用現(xiàn)場計算機控制，本研究采用數(shù)據(jù)庫接口的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)上報，利用數(shù)據(jù)庫接口直接讀取未經(jīng)設(shè)備管理系統(tǒng)處理的原始采集庫，實際廠家采用的數(shù)據(jù)庫基本為A c c e s s 2000和SQ Ls e r v e r 2000系統(tǒng)，現(xiàn)場監(jiān)控計算機由廠家提供，設(shè)備廠家提供數(shù)據(jù)庫接口密碼和數(shù)據(jù)字典，只需通過網(wǎng)線入到管廠內(nèi)的無線專網(wǎng)，并開發(fā)接口軟件；利用開發(fā)的監(jiān)測數(shù)據(jù)上報程序，現(xiàn)場操作人員需人工操作完成數(shù)據(jù)上報工作。系統(tǒng)開發(fā)成果如圖4。

圖4 數(shù)據(jù)上報系統(tǒng)開發(fā)成果

3.2 系統(tǒng)通信專網(wǎng)構(gòu)建

建立通訊專網(wǎng)最佳的方式光纜，但考慮到由于P C C P管廠生產(chǎn)需要大型龍門吊等設(shè)備在廠內(nèi)運行，不允許在廠內(nèi)高空走線，必須采用地埋方式，因此將涉及大量地面開挖問題。另外P C C P管廠進入生產(chǎn)期后廠內(nèi)重型運輸車輛較多，地埋光纜受損隱患大，且恢復(fù)難度較大。因此本系統(tǒng)采用無線覆蓋組網(wǎng)方式，僅需在廠內(nèi)選擇適當(dāng)位置架設(shè)中心發(fā)射設(shè)備形成w i f i局域網(wǎng)絡(luò)，施工和調(diào)試方便，易于管理和維護。本次無線組網(wǎng)采用的是2.4G/4.8G的電信級設(shè)備，系統(tǒng)設(shè)備的安裝調(diào)試完全由項目組自行完成。通信系統(tǒng)由1臺中心發(fā)射設(shè)備（簡稱A p，見圖5）、若干臺遠(yuǎn)端接入設(shè)備（簡稱C P E型號）和防雷模塊組成，所有設(shè)備利用網(wǎng)線供電，該套設(shè)備信號覆蓋范圍為半徑5km，傳輸帶寬可達(dá)54M，經(jīng)現(xiàn)場應(yīng)用驗證通信較為穩(wěn)定，達(dá)到預(yù)期效果。

圖5 中心A P設(shè)備安裝效果圖

3.3 監(jiān)控中心集成成果

監(jiān)控中心負(fù)責(zé)與現(xiàn)場各設(shè)備進行通訊、接收采集成果和數(shù)據(jù)存儲、分析管理，中心設(shè)置采集計算機1臺（工控機）、顯示器2臺采用“1機雙屏”設(shè)置、交換機1臺、防雷保護設(shè)備1套，并定制開發(fā)系統(tǒng)監(jiān)控管理軟件1套、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換服務(wù)軟件1套，采用U P S電源供電，防止因臨時短暫性停電對設(shè)備的損害。

監(jiān)控中心顯示界面如圖6所示。

圖6 監(jiān)控中心顯示界面

3.4 專業(yè)軟件系統(tǒng)研發(fā)成果

整體系統(tǒng)監(jiān)控軟件在監(jiān)控中心的系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器上運行，系統(tǒng)采用C/S模式開發(fā)，開發(fā)工具V B 6.0，圖形控件采用T c ha r t 8.0，所有數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)庫進行存儲，數(shù)據(jù)庫采用SQ LSE R V E R系統(tǒng)。

（1）系統(tǒng)的主要功能如下：

①P C C P管件基本設(shè)計參數(shù)導(dǎo)入與管理；

②監(jiān)控現(xiàn)場采集和工作人員錄入的生產(chǎn)信息的接收與處理；

③生產(chǎn)監(jiān)控參數(shù)的存儲、查詢、分析、報警功能；

④根據(jù)要求設(shè)定綜合報警參數(shù)；

⑤監(jiān)測數(shù)據(jù)追溯表支持；⑥分析成果上報功能。系統(tǒng)運行成果見圖7。

T V 42

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1672-2469（2015）06-0051-02

10.3969/j.i s s n.1672-2469.2015.06.017

李保華（1966年—），男，高級工程師。