基于GRM200G的化工反应釜远程监控设计

康玉忠，袁荣华，杨俊峰

基于GRM200G的化工反应釜远程监控设计

康玉忠，袁荣华，杨俊峰

反应釜自动控制系统采用抗干扰能力强的 PLC 为处理器，采用GRM200G模块与远程终端实现信息交换，实现对反应釜自动控制系统远程监控。

反应釜自动控制系统；GRM200G；远程监控

0 引言

反应釜是树脂生产流程中最关键的设备，目前广东清远雅克化工有限公司的树脂生产自动控制系统有反应釜自动投料计量控制系统和反应釜温度自动控制系统，产品的生产工艺与原料及反应剂的投入时序、速度以及物料反应过程有着很密切关系。由于生产产品达上百种，部分产品的配方定制还需要技术人员加入，反应釜反应过程的温度控制具有较大的时变性和滞后性，生产过程采用人工巡检，技术人员劳动强度大，化工生产的安全性和产品质量难以保证，为此提出对自动控制系统进行改造升级，实现远程监控管理，以提高化工产品生产效率。

1 产品生产工艺及过程控制要求

树脂生产的主要原材料为甲苯、丙二醇、乙二醇等，典型生产过程为分两阶段进行：生产第一阶段,将原材料投入反应釜后，启动加热设备，提升釜温，进行升温脱水、恒温脱水；第二生产阶段，二次投料加入部分化学添加剂后，启动加热设备，三次恒温，真空脱水，冷却出料。反应釜部分温度曲线如图1所示：

图1 反应釜部分温度曲线

反应釜生产过程综合控制系统要求：根据反应釜生产产品的工艺条件，一方面由工艺模板控制总加料量、配方和加料时序，加料由电子秤的秤重信号，计算出化学原料单体瞬时流量、平均给料流量等参数；送PLC模块调节控制；另一方面，通过PLC模块按时序调节反应釜的温度，自动控制反应釜加温冷却电动阀，对生产产品的反应釜升温曲线进行跟踪，对控制过程中参数越界作报警处理，实现反应釜全过程化学反应的智能化远程监控。反应釜控制流程如图 2所示：

图2 反应釜控制流程示意

2 报警系统的扩展设计

树脂生产的反应釜自动投料计量控制系统采用西门子PLCS7-400作为控制系统，具有可靠性高、抗干扰能力强、容易扩展的优点，系统采用 WINCC作为软件控制，通过PROFIBUS+MPI协议与各称重仪进行通信，用分布式数据采集单元 ET200进行采集现场数字、模拟量数据及输出阀门调节控制信号。为了实现远程监控管理功能，系统增加GRM200控制系统模块，实现智能短信报警。系统总体结构图如图3所示：

图3 报警系统总体结构

GRM200 智能短信报警控制器是一款具有PLC强大编程功能和RTU功能GSM远程测控终端，使用GSM（控制器需插入手机 SIM 卡）作为通讯手段，GSM 双频900/1800MHz，标配2米吸盘天线，采用工业级设计标准，GRM200 自带RS485通讯接口，可以实现PLC的短信远程控制，通过总线与生产线监控主机连接，主机一旦监测到产品生产过程运行异常即会发出报警信号，将报警内容发送到指定的技术人员手机上，或发短信给管理员进行报警，让技术人员到达现场采取措施，减少损失或排除安全隐患。

GRM200采用GSM完成远程设备与控制中心的通信，GSM网络覆盖范围广，实现远程设备的实时监控时具有不需拨号、价格便宜、覆盖范围广等优势。GRM200采用Internet云监控服务，可除去传统的网络系统要求专用的监控服务器和固定的IP地址的限制，用户只要能连接Internet，都可以监控自己的设备，实现远程监控。

3 GRM200 报警功能设计

GRM200G通过短信可实现短信报警、短信读变量、短信写变量、短信查询、短信控制等功能。为了考虑系统的安全可靠性，仅设计短信报警和短信查询功能。

（1）根据化工生产安全要求，对生产场专区设置火警、烟雾、主要设备运行状态等传感器，通过GRM200G短信报警功能。

（2）根据产品的工艺要求，对生产自动控制过程关键环节设置监控报警。如当生产时给料不足，加料称重、定量滴加速率等异常，设置短信报警。

（3）通过系统软件将反应釜生产实时温度与产品生产工艺温度的历史数据对比分析，出现异常后设置短信报警。

（4）通过系统软件，使管理技术人员在第一时间了解现场状况，通过短信查询消息模版中设置需要查询的参数。

4 报警系统程序控制设计流程

系统采用SIEMENS全集成自动化系统PCS7，预先贮存各种产品生产工艺曲线和配比，存储生产的各种产品的反应釜温度数据曲线、物料的给料流速、阀门动作累积时间等数据，通过系统软件，读入产品生产的历史数据，设定算法，消除干扰，定时3-5分钟自动检测，实现过程监控，异常时短信报警，如图4所示：

图4 反应釜投料升温报警程序流程

投料温控报警程序流程，如反应釜加料启动反应，如果加料配方出现错误，将直接影响反应釜内温度，反应釜加高温热油升温时间累积较历史记录有明显差异，将反应釜的实时温度与设定的历史温度曲线数据对比分析，出现异常后，通过软件系统向GRM200G模块设置通信，实现短信报警。

5 总结

化工反应釜远程监控系统利用 GRM200G模块，通过GSM建立手机通信，通过GPRS网络与远程PC主机通信，将化工生产场况实时状态数据及生产过程实时数据与历史数据对比差异，展现在高层管理者或技术人员面前，为排除生产过程中的安全隐患提供决策，提高产品生产质量，从而降低管理与运营成本，提高社会效益和经济效益。

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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

广东省清远市产学研结合项目（2013D002）

康玉忠（1966-），男，汉阳人，广东科学技术职业技术学院，副教授，硕士，研究方向：计算机自动控制、软件技术，珠海，519090袁荣华（1964-），男，荆州人，广东雅克化工有限公司，高级实验师，硕士，研究方向：高分子材料，清远，511540杨俊峰（1964-），男，荆州人，广东雅克化工有限公司，高级工程师，研究方向：高聚物及化学合成，清远，511540