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0755-88840386發(fā)布時(shí)間:2019-12-28 10:00:35 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
這篇文章介紹了一種基于CAN總線的數(shù)字型皮帶秤控制儀表,主要針對其系統(tǒng)的工藝流程、總體結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)等。該皮帶稱重儀表配置靈活、安裝調(diào)試比較方便,現(xiàn)場應(yīng)用的可靠性極高。
現(xiàn)代工業(yè)中對電氣設(shè)備控制自動(dòng)化和智能化程度的要求越來越高。一方面要求設(shè)備具有高度的人性化設(shè)計(jì)、高可靠性,在正常及事故情況下對設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測、保護(hù)和控制;另一方面要求對現(xiàn)場工況進(jìn)行集中監(jiān)視、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳,與調(diào)度室、決策層等進(jìn)行聯(lián)系。通過對這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理,可以直接地了解整個(gè)生產(chǎn)情況,避免數(shù)據(jù)虛假的現(xiàn)象。此外,減少管理人員為取得數(shù)據(jù)去現(xiàn)場取證而帶來不必要的工作量,提高生產(chǎn)效率,充分地發(fā)揮人力、物力和財(cái)力資源,以達(dá)到良好的管理和資源配置。近幾年來隨著現(xiàn)場總線技術(shù)不斷地完善,總線型數(shù)字皮帶秤將有望替代已有的電子皮帶秤。本文將介紹一種基于CAN總線控制的數(shù)字型電子皮帶秤控制儀表。
皮帶秤控制儀表局部網(wǎng)CAN(ControllerAreaNet-work)總線是當(dāng)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(yīng)用層,CAN通信協(xié)議的一個(gè)最大的特點(diǎn)是廢除了傳統(tǒng)的地址編碼,代之以對通信數(shù)據(jù)庫進(jìn)行編碼。CAN總線面向數(shù)據(jù)而不是面向節(jié)點(diǎn),其優(yōu)點(diǎn)是可使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制,加入和減少設(shè)備不影響系統(tǒng)的工作。CAN總線通信最高速率可達(dá)到1MBPS;傳輸速率為5kbps時(shí),采用雙絞線,傳輸距離可達(dá)10km左右,并且數(shù)據(jù)傳輸可靠性高。從物理結(jié)構(gòu)上看,CAN網(wǎng)絡(luò)屬于總線式通信網(wǎng)絡(luò),它與一般的網(wǎng)絡(luò)區(qū)別在于:
(1)不同于以太網(wǎng)等管理及信息處理用網(wǎng)絡(luò),它是一種專門用于自動(dòng)化領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò);
(2)其物理特性及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議特性更強(qiáng)調(diào)工業(yè)自動(dòng)化底層檢測和控制;
(3)它采用了最新技術(shù)和獨(dú)特的設(shè)計(jì)、可靠性和性能遠(yuǎn)高于已經(jīng)陳舊的現(xiàn)場通信技術(shù)。在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn):(1)為使阻抗匹配,應(yīng)在總線兩端加120Ω的終端電阻;(2)SMTX-CE100總線型網(wǎng)關(guān)可使PC機(jī)很方便地與
10CAN總線進(jìn)行連接 ,CAN總線適配卡上配有光電隔離,可增強(qiáng)系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下使用。
1、簡化了布線工作:以前,安裝一臺(tái)皮帶秤,我們不得不將一捆捆線接到控制中心,既增加了成本,又降低了系統(tǒng)的可靠性,維護(hù)也變得復(fù)雜?,F(xiàn)在,一臺(tái)皮帶秤的傳感器信號線通過“一根線”即可與儀表或計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊,大大簡化了復(fù)雜的布線工作,也提高了系統(tǒng)的可靠性。
2、偏載的數(shù)字調(diào)整:此種方法在國內(nèi)已得到大家的認(rèn)可,并得到廣泛的運(yùn)用。以多臺(tái)傳感器接入的皮帶秤為例,此種方法不需打開接線盒調(diào)整,可通過儀器的面板按鍵或計(jì)算機(jī)界面自動(dòng)或手動(dòng)調(diào)節(jié)。
3、無砝碼校準(zhǔn):無砝碼的數(shù)字校準(zhǔn),是一種快速、省錢、省力的校準(zhǔn)方法,特別是對非強(qiáng)制檢定的衡器和在不具備砝碼校準(zhǔn)條件的情況下,是一種非常有效的校準(zhǔn)方法。無砝碼校準(zhǔn)在一些數(shù)字接線盒的操作說明中,也稱為DigitalCali-bration(數(shù)字校準(zhǔn)),SmartCalibration(智能校準(zhǔn)),Adjustmentwithloadcelldata(傳感器數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)法)等。雖然名稱各異,但功能均相同,僅需輸入傳感器的數(shù)據(jù)就能達(dá)到無砝碼校準(zhǔn)的目的。并且各廠家無砝碼校準(zhǔn)的操作程序基本相似,所不同的是有的通過專用稱重顯示控制器,有的接計(jì)算機(jī)用軟件來控制,完成無砝碼校準(zhǔn)操作程序。對于皮帶秤系統(tǒng),系統(tǒng)速度標(biāo)定、砝碼標(biāo)定在出廠時(shí)就已經(jīng)標(biāo)定好,現(xiàn)場調(diào)試僅僅需要執(zhí)行自動(dòng)去皮和實(shí)物標(biāo)定即可。
4、身份證識(shí)別技術(shù):數(shù)字系統(tǒng)可以得到每只傳感器的原始稱重信號(通過地址識(shí)別),并可對每一傳感器各自尋址。這樣做可對每一只傳感器的稱重狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測和分析,可實(shí)現(xiàn)在線故障檢測;在不影響校準(zhǔn)情況下更換傳感器;以及在多只傳感器系統(tǒng)中,當(dāng)有一只傳感器發(fā)生故障時(shí),仍可根據(jù)該傳感器以往信息,在不更換該傳感器的情況下,使系統(tǒng)在保證一定精度的情況下繼續(xù)工作。這對配料系統(tǒng)的情況具有很重要的意義。而這些功能是在將傳感器并聯(lián)使用的模擬系統(tǒng)中所不能完成的。
l、SMC—2000型定量給料皮帶秤
它主要由秤架、稱量框架、傳輸皮帶、皮帶秤專用電機(jī)、數(shù)字型稱重傳感器、數(shù)字型主輔速度傳感器、數(shù)字型跑偏傳感器等組成。
2、變頻控制器
在本系統(tǒng)中,變頻調(diào)速控制器接收來自下位機(jī)PWM濾波輸出的4~20mA控制信號,控制調(diào)速電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速,進(jìn)而控制給料流量。
3、數(shù)字型稱重傳感器
系統(tǒng)的稱重部件采用的是SMD18型高精度數(shù)字型稱重傳感器,內(nèi)置信號處理模塊使其可用于快速、高精度的稱重場合。24bit工業(yè)級采樣芯片,測量速率可以達(dá)到200次/秒。外部因素會(huì)引起振動(dòng),該稱重傳感器有很好的數(shù)字濾波器可以消除這些振動(dòng)引起的重量。內(nèi)置可編程的濾波器允許客戶根據(jù)不同的應(yīng)用改變?yōu)V波參數(shù)。系統(tǒng)供電10~30VDC,協(xié)議格式:CANopen。輸出經(jīng)過儀表或上位機(jī)解析后直接表示為重量,密封防護(hù)等級為IP67。
4、數(shù)字型速度傳感器
系統(tǒng)的測速部件采用的是SMD39型高精度數(shù)字型傳感器,該速度傳感器是一種先進(jìn)的速度傳感器,用于非接觸地檢測齒輪的轉(zhuǎn)速,它輸出即為數(shù)字信號,供電8~26VDC,額定檢測距離:3mm,測速的上限頻率達(dá)100KHz。
5、SM40—2100D型配料皮帶秤控制儀表
SM40—2100D型配料控制儀表又稱下位機(jī),它是集散控制系統(tǒng)的核心。它采集秤體的重量和速度信號,根據(jù)設(shè)定由單片機(jī)PID控制PWM輸出,調(diào)節(jié)調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速。下位機(jī)可以單獨(dú)工作,可進(jìn)行流量設(shè)定,開關(guān)機(jī)等操作,可顯示瞬時(shí)流量、秤體速度、壓力、累計(jì)量等數(shù)據(jù)及報(bào)警狀態(tài)。
6、SMTX-CE100總線型網(wǎng)關(guān)
Ethernet接口,10BASE-TPHY,兼容100/1000BASE-T網(wǎng)絡(luò)。CAN接口(DB9male),125Kbps,最高可達(dá)到1MBPS。電源:+5VDC,300mA,可以從計(jì)算機(jī)PCI插槽取電,也可以外部獨(dú)立供電。
7、皮帶秤系統(tǒng)操作站
(1)組成
操作站實(shí)際上是一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī),配置為研華IPC-610H,CPUP42.4G,512M內(nèi)存,DCD光驅(qū),80G防護(hù)硬盤,15"鋼化工業(yè)液晶稱重顯示器,SMTX-CE100總線型網(wǎng)關(guān)等。
(2)功能
操作站主要用于對現(xiàn)場的工況進(jìn)行集中監(jiān)視、數(shù)據(jù)記錄、參數(shù)設(shè)置、定時(shí)存盤、報(bào)表打印及報(bào)警提示記錄等,將切換開關(guān)置于操作站,可對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行啟停操作;同時(shí)操作站與調(diào)度室進(jìn)行通訊,將現(xiàn)場情況傳送到調(diào)度室,調(diào)度人員能在上位機(jī)上直觀地觀察到生產(chǎn)過程中設(shè)備的運(yùn)行狀況、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)等,并將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理存儲(chǔ)、打印等。通過這些實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理,可以直接地了解整個(gè)生產(chǎn)情況,避免以前數(shù)據(jù)弄虛作假的現(xiàn)象及管理人員為取得數(shù)據(jù)去現(xiàn)場取證而帶來不必要的工作量,從而充分地提高產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)效率,發(fā)揮人力、物力和實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化稱重控制。
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上位機(jī)軟件采用VC++作為開發(fā)工具,充分利用WINDOWS功能,圖形界面較好,可以很方便地構(gòu)造自己的控制儀表,在任何需要的情況下可將現(xiàn)場的信息實(shí)時(shí)地傳送到控制室,便于對生產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)測。它能與智能皮帶秤控制儀表進(jìn)行通訊:讀取數(shù)據(jù),發(fā)送數(shù)據(jù);具有報(bào)警、故障查詢及打印功能;數(shù)據(jù)庫采用SQLSERVER數(shù)據(jù)庫平臺(tái),便于組網(wǎng)。
1、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫是集散控制系統(tǒng)的信息來源,完成所有控制點(diǎn)的監(jiān)測。系統(tǒng)下位機(jī)的每一條數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)庫中都有詳細(xì)記錄。包括系統(tǒng)的每一次操作,每一次報(bào)警等。
2、歷史數(shù)據(jù)曲線
歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)采用趨勢曲線方式,通過輸入時(shí)間,可調(diào)用數(shù)據(jù),用于進(jìn)行事故分析和報(bào)表運(yùn)算等。
3、報(bào)表實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)報(bào)表分為周期性報(bào)表和觸發(fā)性列表兩種,周期性報(bào)表采用定時(shí)驅(qū)動(dòng)方式,用來打印生產(chǎn)過程中的操作記錄和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),例如時(shí)報(bào)、班報(bào)、日報(bào)和月報(bào)等。觸發(fā)性列表是用來記錄在特定時(shí)間發(fā)生前后某些點(diǎn)的值,用來進(jìn)行事故或故障的分析。
4、儀表運(yùn)行程序的設(shè)計(jì)
皮帶秤稱重控制儀表進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后,用戶應(yīng)先進(jìn)行登錄(分操作員、管理員和工程師級別),在自己的權(quán)限范圍內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)的操作,否則監(jiān)控界面將鎖定在系統(tǒng)工況狀態(tài)。利用鼠標(biāo)可進(jìn)行畫面切換,點(diǎn)擊“系統(tǒng)工況”、“趨勢曲線”、“工程參數(shù)”、“動(dòng)力控制”、“報(bào)表管理”等按鈕,可切換到不同的畫面,進(jìn)行相關(guān)的操作。
由于該皮帶秤控制儀表運(yùn)行可靠性好,操作簡單,維護(hù)方便,控制精度高,不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量,同時(shí)又降低了安裝和維護(hù)的成本,為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)可推廣到對多種散裝物料按預(yù)定的配比進(jìn)行自動(dòng)連續(xù)的流量控制的場合,例如石油、化工、冶金、紡織、制藥、煙草、機(jī)械加工、建材和市政建設(shè)等。
參考文獻(xiàn)
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