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本文對(duì)基于CAN總線智能控制器的水泥配料系統(tǒng)進(jìn)行了改造和設(shè)計(jì)，大大提高了水泥配料的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過(guò)兩年的使用，得到了用戶的認(rèn)可:該系統(tǒng)可靠性高，界面簡(jiǎn)單直觀，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，衡器控制精度高，保證了水泥產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量。同時(shí)，由于變頻控制的結(jié)束，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排的環(huán)保指標(biāo)，為企業(yè)創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)改造設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于鋼鐵配料燒結(jié)生產(chǎn)線，并可應(yīng)用于其他需要連續(xù)稱重配料的場(chǎng)合。
概述。
由于電子稱重技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)配料控制系統(tǒng)對(duì)電氣設(shè)備控制的自動(dòng)化和智能化要求越來(lái)越高。目前使用的計(jì)算機(jī)配料系統(tǒng)大多以工控機(jī)控制系統(tǒng)為主，現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)經(jīng)過(guò)模擬放大后用采集板傳輸?shù)焦た貦C(jī)系統(tǒng)。這種配料系統(tǒng)存在控制精度低、抗干擾能力差的缺點(diǎn)。而且這種傳輸方式用電線多，現(xiàn)場(chǎng)安裝工作量大，投資高。操作人員不了解控制室現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作情況，因此無(wú)法調(diào)整參數(shù)和測(cè)試故障。因此，需要一套設(shè)計(jì)高度人性化、可靠性高的智能控制監(jiān)控系統(tǒng)，能夠在正常和事故情況下對(duì)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、保護(hù)和控制，集中監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)工況和遠(yuǎn)程傳輸數(shù)據(jù)，為調(diào)度室和決策層等管理人員提供現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，使管理人員能夠直接了解整個(gè)生產(chǎn)情況，避免人為篡改數(shù)據(jù)，減少管理人員不必要的工作量。近年來(lái)，隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好，得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。下面重點(diǎn)介紹具有CAN總線功能的水泥自動(dòng)配料監(jiān)控系統(tǒng)配料控制儀的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
基于CAN總線的水泥配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
控制器局域網(wǎng)總線是當(dāng)今五種最流行的總線之一。最早由德國(guó)某公司提出。它采用了ISO/OSI模型的物理層編號(hào)、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，以及硬件數(shù)據(jù)自動(dòng)識(shí)別機(jī)制。它具有傳輸距離長(zhǎng)、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的特點(diǎn)。由于CAN總線采用面向數(shù)據(jù)而不是面向節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量大，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的特性可以任意增減。CAN總線通信最大速率可達(dá)1Mbps；當(dāng)傳輸速率為5kbps時(shí)，采用屏蔽雙絞線，傳輸距離可達(dá)10km，數(shù)據(jù)傳輸可靠性高。
設(shè)計(jì)配料控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
1.為了匹配阻抗，應(yīng)在總線兩端增加120ω終端電阻。這種母線匹配電阻在長(zhǎng)線傳輸中尤為重要。如果總線電阻不符合標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)造成很多通信問(wèn)題。
2.CAN總線適配卡或CAN總線通信模塊(型號(hào):NH-380)配有光電隔離器，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾能力。
水泥配料控制系統(tǒng)的組成。
在混凝土配料系統(tǒng)中，水泥原料的配料和計(jì)量一般采用皮帶秤、給料機(jī)、螺旋秤等連續(xù)計(jì)量設(shè)備。
1.配料控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。
系統(tǒng)采用B/S模式，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問(wèn)和現(xiàn)場(chǎng)控制功能。通過(guò)配置B/S模式服務(wù)器，所有連接到本地局域網(wǎng)的授權(quán)用戶都可以隨時(shí)登錄服務(wù)器查看和打印數(shù)據(jù)。為了保證系統(tǒng)的安全性，為客戶提供了具有用戶權(quán)限的訪問(wèn)模式，權(quán)限不合理的用戶可以進(jìn)行不同級(jí)別的數(shù)據(jù)操作。
系統(tǒng)上位機(jī)服務(wù)器負(fù)責(zé)各智能控制器的參數(shù)設(shè)置、啟停操作、變頻器參數(shù)設(shè)置、配料數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)查詢和打印等。還負(fù)責(zé)為企業(yè)管理層提供Intarnet信息和數(shù)據(jù)服務(wù)，隨時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，提供不同的運(yùn)營(yíng)權(quán)限，提供數(shù)據(jù)安全服務(wù)。系統(tǒng)配置采用西門子200PLC，通過(guò)專用通信電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；操作臺(tái)通過(guò)CAN總線適配器與智能控制器連接，連接介質(zhì)為屏蔽雙絞線，保證了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高了系統(tǒng)的安全性能。每個(gè)控制器控制一個(gè)皮帶秤或螺旋秤。
自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)備配置與控制。
該系統(tǒng)包括三個(gè)恒速電子皮帶秤，由圓盤給料機(jī)控制。兩個(gè)可調(diào)速皮帶秤，通過(guò)調(diào)節(jié)帶式輸送機(jī)的速度進(jìn)行進(jìn)料控制；1臺(tái)螺旋秤，通過(guò)進(jìn)料螺桿和計(jì)量螺桿構(gòu)成配料控制。智能控制儀表是秦皇島某電子有限公司生產(chǎn)的NHZK820皮帶秤控制儀表..在控制過(guò)程中，給料機(jī)輸送的物料主要由皮帶秤和螺旋秤計(jì)量。NHZK820皮帶秤的控制儀表接收稱重傳感器的稱重信號(hào)和速度傳感器的速度信號(hào)，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為累計(jì)值和瞬時(shí)流量，并將累計(jì)值和瞬時(shí)流量信號(hào)傳輸給工控機(jī)(上位機(jī))進(jìn)行數(shù)據(jù)現(xiàn)實(shí)和存儲(chǔ)。由于控制器具有智能PID調(diào)節(jié)功能，水泥配料系統(tǒng)中省略了獨(dú)立的PID控制器，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)；通過(guò)該控制器，可以直接調(diào)節(jié)變頻器來(lái)調(diào)節(jié)給料機(jī)的給料速度，并可以控制瞬時(shí)流量和階段累計(jì)，為提供可靠的產(chǎn)品質(zhì)量提供了技術(shù)依據(jù)。
系統(tǒng)的參數(shù)和運(yùn)行過(guò)程可以通過(guò)工控機(jī)進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控，通過(guò)讀取控制器狀態(tài)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并且可以手動(dòng)修改控制器的PID參數(shù)值，實(shí)現(xiàn)靈活的手動(dòng)控制。由于NHZK820皮帶秤控制器具有智能PID調(diào)節(jié)、LCD顯示、漢字提示信息、顯示信息豐富直觀、可同時(shí)顯示累計(jì)量和瞬時(shí)流量等特點(diǎn)，使得整個(gè)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單、控制可靠，實(shí)現(xiàn)了高度自動(dòng)化、圖形化的操作系統(tǒng)，形成了六個(gè)相對(duì)獨(dú)立、相互關(guān)聯(lián)的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
混凝土配料系統(tǒng)上位機(jī)及其監(jiān)控軟件。
(1)成分。
系統(tǒng)上位機(jī)采用工控計(jì)算機(jī)、英特爾2.0G處理器、512M內(nèi)存、80G硬盤、52X光驅(qū)、19英寸液晶顯示器、WINDOWS2000操作系統(tǒng)和NH-380CAN總線適配器。
(2)B/S模式配料控制軟件功能。
操作站主要用于集中監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄、參數(shù)設(shè)置、定期存儲(chǔ)、報(bào)表打印、廠級(jí)信息服務(wù)等。手動(dòng)/自動(dòng)開(kāi)關(guān)置于操作站，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備手動(dòng)/自動(dòng)操作轉(zhuǎn)換；同時(shí)，操作站對(duì)其他部門有不同的權(quán)限，將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度室、經(jīng)理室、材料室等不同部門。各級(jí)人員可以在上位機(jī)上直觀觀察設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同權(quán)限對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和打印。通過(guò)對(duì)這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的收集和處理，我們可以直接了解整個(gè)生產(chǎn)情況，避免以往數(shù)據(jù)理論的造假現(xiàn)象和管理人員獲取數(shù)據(jù)并現(xiàn)場(chǎng)糾正帶來(lái)的不必要的工作量，從而充分提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，發(fā)揮人力物力，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的控制。
(3)編寫配料軟件。

工作站軟件采用目前工控軟件開(kāi)發(fā)中流行的VB6.0作為開(kāi)發(fā)工具，充分利用WINDOWS提供的COM組件功能和較好的圖形界面開(kāi)發(fā)能力，可以輕松構(gòu)建自己的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，但可以實(shí)時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)信息的采集情況，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)儀表返回的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在軟件操作界面上實(shí)時(shí)模擬現(xiàn)實(shí)，讓操作人員及時(shí)掌握其他現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控生產(chǎn)情況。軟件通過(guò)WINDOWS提供的通信控制與智能控制器、變頻器、PLC進(jìn)行通信:實(shí)現(xiàn)智能控制器的數(shù)據(jù)讀取和改寫；讀取可編程控制器的輸入輸出狀態(tài)，發(fā)送輸入輸出指令；變頻器參數(shù)的設(shè)置和讀?。痪哂袛?shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警和信息存儲(chǔ)、故障查詢和打印功能；配置畫面真實(shí)反映實(shí)時(shí)狀態(tài)；軟件具有很強(qiáng)的控制功能，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立啟動(dòng)和延時(shí)啟動(dòng)。單秤輸出可以通過(guò)操作界面單獨(dú)設(shè)置，也可以通過(guò)全站儀時(shí)根據(jù)配料百分比自動(dòng)修改輸出，適應(yīng)性強(qiáng)；軟件有不同的訪問(wèn)權(quán)限，允許不同權(quán)限的人操作不同的內(nèi)容；該軟件可根據(jù)水泥配料系統(tǒng)設(shè)定的換班時(shí)間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換班和數(shù)據(jù)保存功能。其軟件主要表現(xiàn)在:系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與存儲(chǔ)、交接班、歷史數(shù)據(jù)查詢與打印、數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)等。
1.水泥配料系統(tǒng)的功能設(shè)計(jì)。
系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)是針對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求，是整個(gè)項(xiàng)目的第一步，決定了軟件的整體運(yùn)行模式、功能和數(shù)據(jù)庫(kù)選擇。
2.實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)收集和存儲(chǔ)。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分布式控制系統(tǒng)是一個(gè)重要的組成部分和控制核心，它完成了所有被監(jiān)控點(diǎn)的采集和存儲(chǔ)，以及實(shí)時(shí)曲線的繪制。并提供屏幕顯示數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)數(shù)據(jù)。
3.交接班的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
系統(tǒng)排班時(shí)間可以自行設(shè)置，根據(jù)設(shè)置的排班時(shí)間完成自動(dòng)排班管理和排班數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。
4.歷史數(shù)據(jù)的查詢和打印設(shè)計(jì)。
歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)組應(yīng)提供報(bào)告打印數(shù)據(jù)和歷史曲線數(shù)據(jù)。
5.數(shù)據(jù)庫(kù)維護(hù)的設(shè)計(jì)。
隨著系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間的增加，數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容會(huì)變得龐大，需要及時(shí)導(dǎo)出和清理數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，可以通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)恢復(fù)操作恢復(fù)損壞的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，快速恢復(fù)和維護(hù)系統(tǒng)。
6.運(yùn)行操作。
系統(tǒng)安裝完成后，用戶可點(diǎn)擊左側(cè)菜單或進(jìn)入開(kāi)始菜單的軟件操作界面。啟動(dòng)批處理程序后，需要輸入用戶名和密碼。只有輸入正確的用戶名和密碼后，配料系統(tǒng)才能正常輸入。否則，如果用戶名或密碼連續(xù)輸入六次，系統(tǒng)將被鎖定，只有超級(jí)用戶進(jìn)入系統(tǒng)后才能解鎖系統(tǒng)。進(jìn)入水泥配料系統(tǒng)后，首先進(jìn)入系統(tǒng)監(jiān)控界面，用戶可以使用鼠標(biāo)或快捷鍵進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、打印等操作界面。

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