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本文通過對煙臺某水泥廠配料系統(tǒng)基于CAN總線智能控制器的改造設計，大大提高了水泥配料精度，使產(chǎn)品質量有了很大提高，并且經(jīng)過2年使用，得到了用戶的認可：系統(tǒng)運行可靠性高，界面簡單直觀，操作簡單，維護方便，稱重儀表控制精度高，保證了水泥產(chǎn)品的質量和產(chǎn)量，同時又由于采用變頻控制結束，實現(xiàn)了企業(yè)節(jié)能減排的環(huán)保指標，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟效益。該系統(tǒng)通過改造設計已成功應用在鋼鐵配料燒結生產(chǎn)線，并可應用于其他需要連續(xù)稱重配料的場合。
概述
由于電子稱重技術、傳感器技術、通信技術、計算機及網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)配料控制系統(tǒng)中對電氣設備控制自動化和智能化程度的要求也越來越高，而目前被應用的計算機配料系統(tǒng)多以工控機控制系統(tǒng)為主，現(xiàn)場信號通過模擬放大后被傳入載有采集板卡的工控機系統(tǒng)，此種配料系統(tǒng)有控制精度低、抗干擾能力差等缺點，而且這種傳輸方法使用的導線多，現(xiàn)場安裝工作量大，投資高。操作人員在控制室不了解現(xiàn)場裝置的工作情況，不能對其進行參數(shù)調整和故障測試。因此需要一套具有高度的人性化設計、高可靠性，在正常及事故情況下對設備進行監(jiān)測、保護和控制，又能對現(xiàn)場工況進行集中監(jiān)視、數(shù)據(jù)遠傳，并可為調度室、決策層等管理層人員提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)，儀便管理層人員可以直接地了解整個生產(chǎn)情況，避免人為的對數(shù)據(jù)弄虛作假的現(xiàn)象出現(xiàn)，及減少管理人員不必要的工作量的智能控制監(jiān)控系統(tǒng)。而近幾年來隨著現(xiàn)場總線技術不斷地完善，現(xiàn)場應用效果較好，得到市場的認可。以下著重介紹了具備CAN總線功能的配料控制儀表的的水泥自動配料監(jiān)控系統(tǒng)的設計和應用。
基于CAN總線水泥配料系統(tǒng)的設計
控制器局部網(wǎng)CAN（ControllerAreaNetwork）總線是當今最為流行的五大總線之一，它是由德國Bosch公司首先提出來的，采用了ISO/OSI模型的物理層數(shù)、據(jù)鏈路層和應用層，硬件數(shù)據(jù)自動識別機制，具有傳輸距離遠、抗干擾能力強、可靠性高等特點。由于CAN總線采用面向數(shù)據(jù)而非面向節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸機制，使網(wǎng)絡節(jié)點數(shù)量多，可任意增減網(wǎng)絡設備的特點。CAN總線通信最高速率可達到1Mbps；傳輸速率為5kbps時，采用屏蔽雙絞線，傳輸距離可達10km，并且數(shù)據(jù)傳輸可靠性高。
配料控制系統(tǒng)設計時應注意如下要點：
1、為使阻抗匹配，應保證總線兩端加120Ω的終端電阻；此總線匹配電阻在長線傳輸時尤為重要，若總線電阻不符合標準則會引起諸多通訊問題。
2、CAN總線適配卡或者CAN總線通訊模塊（型號：NH-380）配有光電隔離器，可增強系統(tǒng)的抗干擾能力。
水泥配料控制系統(tǒng)的構成
在混凝土配料系統(tǒng)中，一般是使用皮帶秤、給料機、螺旋秤等連續(xù)計量設備進行水泥原料的配比計量工作，系統(tǒng)配置如下：
1、配料控制系統(tǒng)總體結構
系統(tǒng)采用B/S模式實現(xiàn)遠程訪問和現(xiàn)場控制功能，通過配置B/S模式服務器，連接本地局域網(wǎng)的各個具有權限用戶可隨時登陸服務器進行數(shù)據(jù)的查看和打印工作，為了保證系統(tǒng)的安全性，為客戶提供具有用戶權限的訪問模式，具備不通權限的用戶可進行不同級別的數(shù)據(jù)操作。
系統(tǒng)上位機服務器負責各智能控制器參數(shù)的設置、起停等操作，變頻器參數(shù)設定，配料數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的查詢和打印工作等，同時負責提供Intarnet信息數(shù)據(jù)服務供企業(yè)管理層隨時掌握系統(tǒng)運行情況，并提供不同的操作權限來提供數(shù)據(jù)安全服務。系統(tǒng)配置中PLC采用西門子200型，通過專用通訊線纜進行數(shù)據(jù)通訊；操作站通過CAN總線適配器與智能控制器連接，連接介質為屏蔽雙絞線，保證了系統(tǒng)的抗干擾能力，提高系統(tǒng)的安全性能，每臺控制器控制一臺皮帶秤或者螺旋秤。
自動配料系統(tǒng)設備配置及其控制
本系統(tǒng)包括3臺恒速電子皮帶秤，采用圓盤給料機進行給料控制；2臺調速皮帶秤，通過調節(jié)皮帶輸送機速度進行給料控制；1臺螺旋秤，通過給料螺旋和計量螺旋構成配料控制。智能控制儀表選用秦皇島諾華電子有限公司生產(chǎn)的NHZK820型皮帶秤控制儀表?？刂七^程主要是通過皮帶秤和螺旋秤對給料機輸送的物料進行計量。NHZK820型皮帶秤控制儀表接收來自稱重傳感器的稱重信號和速度傳感器的速度信號，經(jīng)處理后轉化為累計值和瞬時流量，并將累計值、瞬時流量信號傳送給工業(yè)控制機（上位機）進行數(shù)據(jù)的現(xiàn)實和存儲工作。由于該控制器具有智能PID調節(jié)功能，因此水泥配料系統(tǒng)中省略了獨立式PID控制器，簡化了系統(tǒng)設計；通過該控制器可直接調節(jié)變頻器來調節(jié)給料機的給料速度，實現(xiàn)瞬時流量和階段累積量的控制，為提供可靠的產(chǎn)品質量提供了技術依據(jù)。
系統(tǒng)的參數(shù)及運行過程可通過工控機進行設定和監(jiān)控，并可通過讀取控制器狀態(tài)來現(xiàn)實現(xiàn)場的設備運行狀態(tài)，也可通過手動修改控制器PID參數(shù)值進行靈活的手動控制。由于NHZK820皮帶秤控制器具有智能PID調節(jié)、LCD顯示、漢字提示信息，顯示信息豐富、直觀，能同時顯示累計量、瞬時流量等特點，使整個系統(tǒng)操作方便，控制可靠，實現(xiàn)了高度自動化、圖形化操作系統(tǒng)，形成6個既相對獨立又相互聯(lián)系的閉環(huán)控制系統(tǒng)。
混凝土配料系統(tǒng)上位機及其監(jiān)控軟件
（1）組成
系統(tǒng)上位機采用工業(yè)控制計算機，Intel2.0G處理器、512M內存、80G硬盤、52X光驅、19”液晶顯示器、WINDOWS2000操作系統(tǒng)，NH-380型CAN總線適配器。
（2）B/S模式配料控制軟件功能
操作站主要用于對現(xiàn)場的工況進行集中監(jiān)視、數(shù)據(jù)記錄、參數(shù)設置、定時存盤、報表打印、工廠級信息服務等，將手/自動切換開關置于操作站，可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的手/自動操作轉換；同時操作站為其他科室更具不同權限，將現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳送到調度室、經(jīng)理室、材料室等不同科室，各級人員能在上位機上直觀地觀察到生產(chǎn)過程中設備的運行狀況、實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等，并根據(jù)不同權限對數(shù)據(jù)進行處理存儲、打印等工作。通過這些實時數(shù)據(jù)的采集、處理，可以直接地了解整個生產(chǎn)情況，避免以前數(shù)據(jù)論虛作假的現(xiàn)象及管理人員為取得數(shù)據(jù)去現(xiàn)場取正而帶來不必要的工作量，從而充分地提高該產(chǎn)品的質量、生產(chǎn)效率，發(fā)揮人力、物力和實現(xiàn)高度自動化控制。
（3）配料軟件的編制
工作站軟件選用目前比較流行工控軟件開發(fā)工作VB6.0作為開發(fā)工具，充分利用WINDOWS功提供的COM組件功能和較好圖形界面開發(fā)能力，可以很方便地構造自己的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，可是顯現(xiàn)場的信息的實時采集，并根據(jù)現(xiàn)場儀表返回的設備運行狀態(tài)在軟件操作界面上進行實時模擬現(xiàn)實，便于操作人員及時掌握現(xiàn)場設別的運行狀況，對生產(chǎn)情況進行監(jiān)測。軟件通過WINDOWS功提供的通訊控件與智能控制器、變頻器和PLC進行數(shù)據(jù)通訊：實現(xiàn)智能控制器數(shù)據(jù)讀取，數(shù)據(jù)改寫；PLC的I/O狀態(tài)讀取，發(fā)送I/O指令；變頻器參數(shù)的設置和讀取等功能；具有數(shù)據(jù)存儲、報警及信息存儲、故障查詢及打印等功能；組態(tài)畫面真實反映實時狀態(tài)；軟件控制功能較強，可實現(xiàn)設備單獨啟動、延時啟動、單秤產(chǎn)量可通過操作界面進行單數(shù)設置或通過總臺時產(chǎn)量根據(jù)配料百分比自動修改，適應能力較強；軟件設有不同的訪問權限，可讓不同權限的人操作不同的內容；軟件可根據(jù)水泥配料系統(tǒng)設置的交接班時間實現(xiàn)自動換班和數(shù)據(jù)保存功能。其軟件主要表現(xiàn)在：系統(tǒng)功能設計、實時數(shù)據(jù)采集及存儲、班次交接、歷史數(shù)據(jù)查詢打印、數(shù)據(jù)庫維護等。
1．水泥配料系統(tǒng)功能設計
系統(tǒng)功能設計是針對整個系統(tǒng)的設計要求行的，它是整個工程開始的第一步，確定了軟件的整體運行模式、功能和數(shù)據(jù)庫的選擇。
2．實時數(shù)據(jù)采集及其存儲
實時數(shù)據(jù)集散控制系統(tǒng)的重要組成部分和控制核心，完成所有要監(jiān)測和控制的點的采集和存儲工作，實時曲線的繪制工作。并提供畫面顯示數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡服務數(shù)據(jù)。
3．班次交接的設計與實現(xiàn)
系統(tǒng)班次時間可自行設置，并根據(jù)設置的班次時間完成自動的交接班管理和班次數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計。
4．歷史數(shù)據(jù)查詢打印設計
歷史數(shù)據(jù)存儲組要提供報表打印數(shù)據(jù)、歷史曲線數(shù)據(jù)。
5．數(shù)據(jù)庫維護的設計
隨著系統(tǒng)運行時間的增加，數(shù)據(jù)庫內容會變得比較龐大，因此數(shù)據(jù)的導出、清除工作在系統(tǒng)使用中是及時必要的，當系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題系統(tǒng)無法正常運行時，可通過數(shù)據(jù)結構恢復操作來恢復受損的數(shù)據(jù)庫結構來快速進行系統(tǒng)的恢復和維護。
6．運行操作
系統(tǒng)安裝完成后，用戶可點擊左面菜單或者在開始菜單中進入軟件操作界面，啟動配料程序后要求輸入用戶姓名和密碼，只有輸入正確的用戶名和密碼后才能正常進入配料系統(tǒng)，否則如果連續(xù)6次輸入用戶名或者密碼系統(tǒng)將被鎖死，只有取得超級用戶進入系統(tǒng)后才能解鎖系統(tǒng)。進入水泥配料系統(tǒng)后首先進入系統(tǒng)監(jiān)控界面，用戶可通過鼠標或者快捷鍵進行實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、打印等操作界面。

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