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某鋼鐵公司目前高爐料斗稱(chēng)稱(chēng)重計(jì)量存在的缺陷,通過(guò)改進(jìn)的稱(chēng)重系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了對(duì)焦炭生產(chǎn)、運(yùn)輸和消耗的實(shí)時(shí)監(jiān)控和高精度計(jì)量,解決了長(zhǎng)期困擾公司通過(guò)L1級(jí)系統(tǒng)計(jì)量誤差較大造成對(duì)焦炭消耗量不準(zhǔn)確的統(tǒng)計(jì),對(duì)公司資源優(yōu)化配置、最大限度降低運(yùn)營(yíng)成本,增加企業(yè)利潤(rùn)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。國(guó)內(nèi)鋼鐵行業(yè)市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)、業(yè)務(wù)日益繁忙,傳統(tǒng)的信息處理和計(jì)量方式誤差較大已難以滿(mǎn)足實(shí)際業(yè)務(wù)的需求。為了進(jìn)一步提高管理水平和競(jìng)爭(zhēng)力,充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息科技的發(fā)展成果,公司通過(guò)改進(jìn)高爐料斗稱(chēng)稱(chēng)重系統(tǒng),完成以計(jì)算機(jī)系統(tǒng)為基礎(chǔ)組建現(xiàn)代化的計(jì)量系統(tǒng)。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施,將某鋼鐵公司的焦炭消耗管理提供自動(dòng)化的手段,及時(shí)、準(zhǔn)確、系統(tǒng)、完整的數(shù)據(jù)信息反映給客戶(hù),從而降低營(yíng)運(yùn)成本,最大限度增加企業(yè)利潤(rùn)。

1高爐料斗稱(chēng)稱(chēng)重系統(tǒng)設(shè)計(jì)背景與意義

某鋼鐵公司鐵廠目前有三座高爐,一共8臺(tái)料斗秤:1#高爐兩臺(tái)料斗稱(chēng),2#高爐兩臺(tái)料斗稱(chēng),3#高爐四臺(tái)料斗稱(chēng)。高爐投料采用計(jì)算機(jī)控制的料斗秤進(jìn)行投料、計(jì)量,但經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)控制系統(tǒng)存在計(jì)量與實(shí)際消耗量偏差過(guò)大的現(xiàn)象,因此為了有效監(jiān)控物料的投入,提高計(jì)量的準(zhǔn)確度,現(xiàn)改進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)料斗秤稱(chēng)重計(jì)量系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)三座高爐焦炭的消耗進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和計(jì)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(chēng)將4~20mA信號(hào)和料斗的開(kāi)關(guān)倉(cāng)門(mén)數(shù)字量信號(hào)都接入L1級(jí)PLC控制系統(tǒng),系統(tǒng)流程是小車(chē)到達(dá)料斗稱(chēng),開(kāi)料斗倉(cāng)門(mén)開(kāi)始裝料,裝料結(jié)束關(guān)倉(cāng)門(mén)。當(dāng)控制系統(tǒng)收到小車(chē)到達(dá)信號(hào)時(shí)采集料斗稱(chēng)數(shù)據(jù)記為皮重,收到料斗關(guān)閉倉(cāng)門(mén)信號(hào)時(shí)采集料斗稱(chēng)數(shù)據(jù)記為毛重,然后系統(tǒng)計(jì)算得出凈重保存、顯示、上傳。但是料斗關(guān)閉倉(cāng)門(mén)信號(hào)到倉(cāng)門(mén)完全關(guān)閉有一定的機(jī)械時(shí)間差,而且時(shí)間不固定,這段時(shí)間內(nèi)仍有焦炭裝入小車(chē),但沒(méi)有被記入毛重,所以每次采集計(jì)算的重量和實(shí)際消耗重量都有較大誤差,導(dǎo)致每月的累積量與實(shí)際消耗累積量差別很大。系統(tǒng)示意。

3改進(jìn)稱(chēng)重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1改進(jìn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

改進(jìn)系統(tǒng)通過(guò)將料斗稱(chēng)的4~20mA信號(hào)接入雙路信號(hào)變送器,分出2路,一路接入L1控制系統(tǒng),一路接入新增稱(chēng)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(chēng)重采集系統(tǒng)通過(guò)在各區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)安裝RTU設(shè)備,直接與稱(chēng)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(lái)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(guò)網(wǎng)絡(luò)接口連接到主干以太網(wǎng),系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)和各區(qū)域RTU通信,采用Modbus協(xié)議格式與各站點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。Modbus協(xié)議定義了控制器能識(shí)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(shí),協(xié)議能使每一臺(tái)控制器知道它本身的設(shè)備地址,并識(shí)別對(duì)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(jì)與算法實(shí)現(xiàn)

每個(gè)區(qū)域增加1個(gè)STC-511RTU,該設(shè)備采用開(kāi)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(kāi)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(kù)中。為了方便用戶(hù)查詢(xún)、分析計(jì)量數(shù)據(jù),系統(tǒng)還采用B/S架構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),把各種累積數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、報(bào)表數(shù)據(jù)進(jìn)行Web發(fā)布,通過(guò)瀏覽器就可方便實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能操作。

當(dāng)系統(tǒng)收到小車(chē)到達(dá)信號(hào)時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)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(lái)時(shí)采集數(shù)據(jù)和數(shù)組中第一個(gè)值相比,如果在定義的閾值內(nèi)就運(yùn)行插入排序算法把值存入數(shù)組中。依次運(yùn)算,每次采集的值都和數(shù)組中第一個(gè)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(mǎn)足條件,說(shuō)明料斗稱(chēng)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(shí)際運(yùn)用進(jìn)行調(diào)整。

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