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本文對基于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，大大提高了水泥配料的準(zhǔn)確性和產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)過兩年的使用，得到了用戶的認(rèn)可:該系統(tǒng)可靠性高，界面簡單直觀，操作簡單，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，由于變頻控制的結(jié)束，實現(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。通過改造設(shè)計，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)稱重配料的場合。
概述。
由于電子稱重技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、計算機(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)對電氣設(shè)備控制的自動化和智能化要求越來越高。目前使用的計算機(jī)配料系統(tǒng)大多以工控機(jī)控制系統(tǒng)為主，現(xiàn)場信號經(jīng)過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。而且這種傳輸方式用電線多，現(xiàn)場安裝工作量大，投資高。操作人員不了解控制室現(xiàn)場設(shè)備的工作情況，因此無法調(diào)整參數(shù)和測試故障。因此，需要一套設(shè)計高度人性化、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設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控、保護(hù)和控制，集中監(jiān)控現(xiàn)場工況和遠(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)場數(shù)據(jù)，使管理人員能夠直接了解整個生產(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，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好，得到了市場的認(rèn)可。下面重點介紹具有CAN總線功能的水泥自動配料監(jiān)控系統(tǒng)配料控制儀的設(shè)計和應(yīng)用。
基于CAN總線的水泥配料系統(tǒng)設(shè)計。
控制器局域網(wǎng)總線是當(dāng)今五種最流行的總線之一。最早由德國某公司提出。它采用了ISO/OSI模型的物理層編號、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層，以及硬件數(shù)據(jù)自動識別機(jī)制。它具有傳輸距離長、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高的特點。由于CAN總線采用面向數(shù)據(jù)而不是面向節(jié)點的數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(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，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)計配料控制系統(tǒng)時，應(yīng)注意以下幾點:
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線傳輸中尤為重要。如果總線電阻不符合標(biāo)準(zhǔn)，會造成很多通信問題。
2.CAN總線適配卡或CAN總線通信模塊(型號: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量一般采用皮帶秤、給料機(jī)、螺旋秤等連續(xù)計量設(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，實現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問和現(xiàn)場控制功能。通過配置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)限的訪問模式，權(quán)限不合理的用戶可以進(jìn)行不同級別的數(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)，隨時掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況，提供不同的運(yùn)營權(quán)限，提供數(shù)據(jù)安全服務(wù)。系統(tǒng)配置采用西門子200PLC，通過專用通信電纜進(jìn)行數(shù)據(jù)通信；操作臺通過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。每個控制器控制一個皮帶秤或螺旋秤。
自動配料系統(tǒng)的設(shè)備配置與控制。
該系統(tǒng)包括三個恒速電子皮帶秤，由圓盤給料機(jī)控制。兩個可調(diào)速皮帶秤，通過調(diào)節(jié)帶式輸送機(jī)的速度進(jìn)行進(jìn)料控制；1臺螺旋秤，通過進(jìn)料螺桿和計量螺桿構(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..在控制過程中，給料機(jī)輸送的物料主要由皮帶秤和螺旋秤計量。NHZK820皮帶秤的控制儀表接收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(zhuǎn)化為累計值和瞬時流量，并將累計值和瞬時流量信號傳輸給工控機(jī)(上位機(jī))進(jìn)行數(shù)據(jù)現(xiàn)實和存儲。由于控制器具有智能PID調(diào)節(jié)功能，水泥配料系統(tǒng)中省略了獨立的PID控制器，簡化了系統(tǒng)設(shè)計；通過該控制器，可以直接調(diào)節(jié)變頻器來調(diào)節(jié)給料機(jī)的給料速度，并可以控制瞬時流量和階段累計，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)行過程可以通過工控機(jī)進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)控，通過讀取控制器狀態(tài)可以實現(xiàn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并且可以手動修改控制器的PID參數(shù)值，實現(xiàn)靈活的手動控制。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、可同時顯示累計量和瞬時流量等特點，使得整個系統(tǒng)操作簡單、控制可靠，實現(xiàn)了高度自動化、圖形化的操作系統(tǒng)，形成了六個相對獨立、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、報表打印、廠級信息服務(wù)等。手動/自動開關(guān)置于操作站，實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備手動/自動操作轉(zhuǎn)換；同時，操作站對其他部門有不同的權(quán)限，將現(xiàn)場數(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)過程中的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，并根據(jù)不同權(quán)限對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲和打印。通過對這些實時數(shù)據(jù)的收集和處理，我們可以直接了解整個生產(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)場糾正帶來的不必要的工作量，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，實現(xiàn)高度自動化的控制。
(3)編寫配料軟件。

工作站軟件采用目前工控軟件開發(fā)中流行的VB6.0作為開發(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)，但可以實時顯示現(xiàn)場信息的采集情況，并根據(jù)現(xiàn)場儀表返回的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)在軟件操作界面上實時模擬現(xiàn)實，讓操作人員及時掌握其他現(xiàn)場設(shè)施的運(yùn)行狀態(tài)，監(jiān)控生產(chǎn)情況。軟件通過WINDOWS提供的通信控制與智能控制器、變頻器、PLC進(jìn)行通信:實現(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??；具有數(shù)據(jù)存儲、報警和信息存儲、故障查詢和打印功能；配置畫面真實反映實時狀態(tài)；軟件具有很強(qiáng)的控制功能，可以實現(xiàn)設(shè)備的獨立啟動和延時啟動。單秤輸出可以通過操作界面單獨設(shè)置，也可以通過全站儀時根據(jù)配料百分比自動修改輸出，適應(yīng)性強(qiáng)；軟件有不同的訪問權(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(shè)計、實時數(shù)據(jù)采集與存儲、交接班、歷史數(shù)據(jù)查詢與打印、數(shù)據(jù)庫維護(hù)等。
1.水泥配料系統(tǒng)的功能設(shè)計。
系統(tǒng)功能設(shè)計是針對整個系統(tǒng)的設(shè)計需求，是整個項目的第一步，決定了軟件的整體運(yùn)行模式、功能和數(shù)據(jù)庫選擇。
2.實時數(shù)據(jù)收集和存儲。
實時數(shù)據(jù)分布式控制系統(tǒng)是一個重要的組成部分和控制核心，它完成了所有被監(jiān)控點的采集和存儲，以及實時曲線的繪制。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)計與實現(xiàn)。
系統(tǒng)排班時間可以自行設(shè)置，根據(jù)設(shè)置的排班時間完成自動排班管理和排班數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
4.歷史數(shù)據(jù)的查詢和打印設(shè)計。
歷史數(shù)據(jù)存儲組應(yīng)提供報告打印數(shù)據(jù)和歷史曲線數(shù)據(jù)。
5.數(shù)據(jù)庫維護(hù)的設(shè)計。
隨著系統(tǒng)運(yùn)行時間的增加，數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容會變得龐大，需要及時導(dǎo)出和清理數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫出現(xiàn)問題時，系統(tǒng)無法正常運(yùn)行，可以通過數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)恢復(fù)操作恢復(fù)損壞的數(shù)據(jù)庫結(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，用戶可點擊左側(cè)菜單或進(jìn)入開始菜單的軟件操作界面。啟動批處理程序后，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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