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國內(nèi)鋼鐵行業(yè)市場的激烈競爭、業(yè)務(wù)日益繁忙,傳統(tǒng)的信息處理和計量方式誤差較大已難以滿足實際業(yè)務(wù)的需求。為了進(jìn)一步提高管理水平和競爭力,充分利用計算機(jī)技術(shù)和信息科技的發(fā)展成果,公司通過改進(jìn)高爐料斗稱稱重系統(tǒng),完成以計算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)組建現(xiàn)代化的計量系統(tǒng)。通過該項目的實施,將某鋼鐵公司的焦炭消耗管理提供自動化的手段,及時、準(zhǔn)確、系統(tǒng)、完整的數(shù)據(jù)信息反映給客戶,從而降低營運成本,最大限度增加企業(yè)利潤。

1高爐料斗稱稱重系統(tǒng)設(shè)計背景與意義

某鋼鐵公司鐵廠目前有三座高爐,一共8臺料斗秤:1#高爐兩臺料斗稱,2#高爐兩臺料斗稱,3#高爐四臺料斗稱。高爐投料采用計算機(jī)控制的料斗秤進(jìn)行投料、計量,但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)存在計量與實際消耗量偏差過大的現(xiàn)象,因此為了有效監(jiān)控物料的投入,提高計量的準(zhǔn)確度,現(xiàn)改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)料斗秤稱重計量系統(tǒng),實現(xiàn)對三座高爐焦炭的消耗進(jìn)行實時監(jiān)控和計量,保證數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確、可靠。

2目前系統(tǒng)的不足

目前料斗稱將4~20mA信號和料斗的開關(guān)倉門數(shù)字量信號都接入L1級PLC控制系統(tǒng),系統(tǒng)流程是小車到達(dá)料斗稱,開料斗倉門開始裝料,裝料結(jié)束關(guān)倉門。當(dāng)控制系統(tǒng)收到小車到達(dá)信號時采集料斗稱數(shù)據(jù)記為皮重,收到料斗關(guān)閉倉門信號時采集料斗稱數(shù)據(jù)記為毛重,然后系統(tǒng)計算得出凈重保存、顯示、上傳。但是料斗關(guān)閉倉門信號到倉門完全關(guān)閉有一定的機(jī)械時間差,而且時間不固定,這段時間內(nèi)仍有焦炭裝入小車,但沒有被記入毛重,所以每次采集計算的重量和實際消耗重量都有較大誤差,導(dǎo)致每月的累積量與實際消耗累積量差別很大。

3改進(jìn)稱重系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

改進(jìn)系統(tǒng)通過將料斗稱的4~20mA信號接入雙路信號變送器,分出2路,一路接入L1控制系統(tǒng),一路接入新增稱重采集系統(tǒng)。原PLC控制系統(tǒng)的采集和傳輸方式不變,而新增稱重采集系統(tǒng)通過在各區(qū)域現(xiàn)場安裝RTU設(shè)備,直接與稱量設(shè)備進(jìn)行通信,采用Modbus/Tcp協(xié)議讀取數(shù)據(jù),然后用判穩(wěn)算法來得到每次焦炭裝入量。系統(tǒng)示意,如圖2所示。各區(qū)域增加的RTU設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接口連接到主干以太網(wǎng),系統(tǒng)通過以太網(wǎng)和各區(qū)域RTU通信,采用Modbus協(xié)議格式與各站點進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。Modbus協(xié)議定義了控制器能識別和使用的信息結(jié)構(gòu),當(dāng)在Modbus網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊時,協(xié)議能使每一臺控制器知道它本身的設(shè)備地址,并識別對它尋址的數(shù)據(jù),取出包含在數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)信息,控制器也可組織回答信息,并使用Modbus協(xié)議將此信息傳送出去。

3.2系統(tǒng)設(shè)計與算法實現(xiàn)

每個區(qū)域增加1個STC-511RTU,該設(shè)備采用開放的Modbus/Tcp通信協(xié)議。為了提高數(shù)據(jù)通信、處理效率,軟件采用面向?qū)ο蠖嗑€程技術(shù)開發(fā)基于Modbus/Tcp的C/S架構(gòu)軟件,利用獲取的相關(guān)數(shù)字量和模擬量數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的邏輯判斷、數(shù)據(jù)分析,并將結(jié)果數(shù)據(jù)保存至SQLServer數(shù)據(jù)庫中。為了方便用戶查詢、分析計量數(shù)據(jù),系統(tǒng)還采用B/S架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,把各種累積數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、報表數(shù)據(jù)進(jìn)行Web發(fā)布,通過瀏覽器就可方便實現(xiàn)相應(yīng)的功能操作。

當(dāng)系統(tǒng)收到小車到達(dá)信號時開始啟動算法,把采集數(shù)據(jù)存入定義數(shù)組,下一循環(huán)周期到來時采集數(shù)據(jù)和數(shù)組中第一個值相比,如果在定義的閾值內(nèi)就運行插入排序算法把值存入數(shù)組中。依次運算,每次采集的值都和數(shù)組中第一個值相比,根據(jù)結(jié)果判斷是否保存。如果連續(xù)10次(數(shù)組維數(shù))的值都滿足條件,說明料斗稱上物體重量處于穩(wěn)定狀態(tài),即可得到本次的皮重和毛重。其中間值、循環(huán)周期和數(shù)組維數(shù)可根據(jù)實際運用進(jìn)行調(diào)整。

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