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在混凝土生產工藝過程中,使用配料監(jiān)控系統(tǒng)進行生料配料是極其重要的環(huán)節(jié),它不僅制約著熟料的產量,而且還影響著混凝土熟料的煅燒質量,乃至出廠混凝土的品質。因此,在目前各水泥廠普遍采用微機配料控制系統(tǒng)的生產工藝過程中,預防微機監(jiān)控系統(tǒng)免受各方面的干擾,保護微機配料系統(tǒng)正常、可靠地運行,顯得十分重要。針對目前混凝土生料配料中遇到的干擾問題,我們進行了長期現(xiàn)場觀察與研究,并在焦作礦務局第一水泥廠的生料配料改造項目中采取了適當?shù)姆栏蓴_措施,效果良好。

微機監(jiān)控系統(tǒng)干擾源及危害 
該水泥廠生料配料監(jiān)控系統(tǒng)為分級分布式結構,上位機采用PC-386作為管理機,下位機采用8031單片機完成數(shù)據(jù)采集及過程的控制,上下機之間采用串行通訊,下位機采用了STD總線,信號用壓力傳感器采集,執(zhí)行元件為恒速秤與電振機。 
為優(yōu)化該微機監(jiān)控系統(tǒng)設計及便于管理,微機室設置在配電房一角,并實行隔離,距電網(wǎng)測控儀表、生料磨電控系統(tǒng)不足10m。因此,各種強干擾直接或間接地影響著生料配料系統(tǒng)的正常工作。這些強干擾源主要來自:電網(wǎng)的波動、大型用電設備(如磨機)的啟停、高壓設備(如高壓靜電除塵器)和各種開關的電磁輻射。電磁干擾均以脈沖的形式從三條主要渠道竄入微機監(jiān)控系統(tǒng)。另外,因為現(xiàn)場維護人員素質不高,對監(jiān)控系統(tǒng)認識不足,人為干擾也嚴重影響著該系統(tǒng)的正常運行,主要表現(xiàn)在:配料設備維護、調試不當;操作出現(xiàn)錯誤,輸入錯誤信息兩方面。

電磁抗干擾方法 
2.1 供電系統(tǒng)的抗干擾方法 
2.1.1 微機系統(tǒng)單獨供電或采用儀表電源 
微機自動配料系統(tǒng)獨立供電是避免電源污染的有效方法,但限于各水泥廠條件一般難以實現(xiàn),而借助儀表電源則很方便。儀表電源與動力電源采用分相單獨供電,波動相對較小,其三相供電變壓器有良好的接地,三相不平衡電源對微機系統(tǒng)影響很小。 
2.1.2 使用交流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、濾波器 
水泥廠電源電壓的波動常在200～250V,因此,微機系統(tǒng)的供電必須經(jīng)過交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓,而后再經(jīng)過隔離變壓器及高頻濾波器,這樣可有效地抑制電網(wǎng)竄入的高頻干擾。我們采用了一個1∶1的隔離變壓器,已取得了滿意效果;必要時也可使用兩個2∶1的隔離變壓器,采用一降一升的接法,實現(xiàn)兩次隔離。高頻濾波器對50Hz的市電影響很小,而對高頻干擾成分具有很強的抑制能力。隔離變壓器與濾波器的屏蔽層應良好地接地。

2.1.3 采用高精度的穩(wěn)壓電源 
上位機采用市售微機專用穩(wěn)壓源UPS供電;下位機采用市售仿真器專用電源,其組數(shù)、規(guī)格較齊全,指示較高。 
2.2 過程通路的抗干擾方法 
2.2.1 對輸入信號進行濾波 
該監(jiān)控系統(tǒng)中,采集的信號是來自各恒速秤上壓力傳感器輸出的mV級小信號。因生產現(xiàn)場信號線與動力線、照明線并排布置,距離很近,在長距離傳輸中極易受到干擾而產生波動,故信號線采用了屏蔽補償導線,信號線用金屬管與動力線隔離。此外,在每路信號的輸入端接入濾波網(wǎng)絡。

2.2.2 應用光電耦合器進行隔離 
采用光電耦合器可以將下位機與前向、后向通道的干擾聯(lián)系切斷,因為光電耦合器的動態(tài)輸入電阻低,輸入輸出間的絕緣電阻大,雜散電容小,能有效地防止尖峰脈沖及各種噪聲干擾信號進入下位機與上位機,大大提高過程通道的信噪比。該系統(tǒng)下位機在選用各種模板時,優(yōu)先采用了全浮空STD總線模板。 
2.2.3 加強保護方法 
為了防止強干擾進入前向通道,經(jīng)放大后損壞采/保電路及A/D轉換器,故在放大器的輸出端并接穩(wěn)壓管2CW51,利用穩(wěn)壓管的擊穿特性實現(xiàn)保護。 
2.2.4 合理布線,正確接地 
為了減小干擾,布線的原則是直流分開,強弱分開,輸入與輸出分開,模擬與數(shù)字信號分開,接地按以下原則:模擬地接模擬地、數(shù)字地接數(shù)字地,然后一點相接聯(lián)到穩(wěn)壓電源的零電位點上。在切換板及轉換板的一些關鍵點接退耦合電容。 
2.3 防止空間干擾的方法 
對該配料監(jiān)控系統(tǒng)的上位機、下位機、I/O板、A/D、D/A板等均位于金屬機箱內,機箱外殼用粗銅線接到儀表系統(tǒng)的地線上,但絕對不許接到電網(wǎng)的保護地線上。 
 

系統(tǒng)軟件抗干擾方法 
4.1 用數(shù)字濾波程序 
由于從壓力傳感器傳來的信號變化很快,屬脈沖參數(shù),對速度要求較高,故采用了加權平均濾波方法,進一步降低異常干擾因素,并適當加大了采集個數(shù)N及濾波異常值的個數(shù),抗干擾效果明顯。 
4.2 增加越限報警程序 
因配料現(xiàn)場、生產情況千變萬化,如料倉下料、電振機、電機出現(xiàn)故障,沖料等異常干擾,必須能在正常生產中加以識別,通知值班人員立即著手處理。正常后報警信號自動解除,生產正常進行。 
4.3 置“陷井”,防止程序“跑飛” 
該配料系統(tǒng)控制主程序由各程序模塊組成,模塊間均有一定的存儲空間,程序存儲器也有一定的剩余空間,這些均用NOP指令填滿。在適當?shù)膯卧迦隠JMP STADT指令,一旦強干擾使程序進入這些空間,能自動重新啟動,進入正常工作。 
4.4 引入看門狗計時器功能 
通過程序設置計時長度為2s。由2s計時到產生非屏蔽中斷。在主程序中每隔一段程序(程序執(zhí)行時間小于2s),插入看門狗計時器復位程序。當程序正常運行時,由于看門狗計時復位,不產生非屏蔽中斷。當程序運行失常,使看門狗不能及時復位,就會引起非屏蔽中斷。在非屏蔽中斷程序中使指令計算器PC指向程序入口,強行拉回,使程序恢復正常運行?，F(xiàn)場運行證明,該功能的引入的確起到了防死機作用。 
本配料系統(tǒng)采取的抗干擾方法,取得了令人滿意的效果。 

人為干擾的預防方法 
3.1 操作干擾預防方法 
該廠生料配料系統(tǒng)的操作維護人員及管理人員,技術水平不高,處理生產現(xiàn)場的能力有限;另外,該監(jiān)控系統(tǒng)需要輸入的技術參數(shù)上百個,一旦出現(xiàn)誤操作,將嚴重干擾該系統(tǒng)的正常生產,甚至使該系統(tǒng)癱瘓,故在操作管理方面采取了如下方法: 
1)制定嚴格的操作規(guī)程,并定期進行學習強化; 
2)進行生產實際操作,不熟練者,不準上崗; 
3)加強配料控制室的人員管理,無關人員一律不得進入,上崗者一律持證; 
4)在配電柜與微機監(jiān)控系統(tǒng)之間加設了異常掉電保護裝置,避免出現(xiàn)異常情況而造成重大事故； 
5)對職工進行技術培訓,以老帶新,實行傳幫帶。 
3.2 設備維護干擾預防方法 
因信號的來源環(huán)境十分惡劣,且該系統(tǒng)運轉率一般在80%以上,因此系統(tǒng)的正常維護十分重要。配料倉下動力設備主要是:恒速秤、電振機等。秤體長期積灰,電機的長期運轉,潤滑油的減少,皮帶上的積灰及跑偏,電振機給料不均等因素,均會使傳感器產生錯誤或突變信號,產生直接干擾,為此對配料倉下有關設備制定了如下管理方法: 
1)秤體清灰每班進行一次; 
2)傳感器的校零及去皮重每班進行一次; 
3)電振機的維護、恒速秤皮帶調偏采取每20min巡回制度; 
4)每月進行一次恒速秤的加油、維護。 

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