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在水泥的生產(chǎn)工藝過程中, 決定水泥質(zhì)量的關(guān)鍵因素是水泥的生料、 熟料的配比, 由于水泥生產(chǎn)配料的方法的多樣性和組成的差異性的存在, 人工方法無法快速、 準確、 實時的控制配料過程, 因此采用人工配料方法生產(chǎn)的水泥質(zhì)量難以得到保證。目前國內(nèi)仍有許多中小型水泥廠采用人工配料或半自動化配料, 嚴重影響了水泥的質(zhì)量和產(chǎn)量, 而一些現(xiàn)有的微機配料系統(tǒng)由于設(shè)備技術(shù)落后面臨更新?lián)Q代。因此開發(fā)適合中小水泥廠的新一代微機配料系統(tǒng)具有廣泛的市場需求, 并將為水泥企業(yè)帶來較大的社會效益和經(jīng)濟效益。

水泥微機配料系統(tǒng)要求能夠適應(yīng)惡劣的現(xiàn)場環(huán)境, 運行穩(wěn)定, 抗干擾能力強, 計量準確, 有數(shù)據(jù)加工處理能力。采用一系列新技術(shù), 新思想, 例如采用現(xiàn)場總線技術(shù)和智能模塊構(gòu)成新型微機配料系統(tǒng), 可以提高系統(tǒng)的可靠性和易維護性。新型微機配料系統(tǒng)應(yīng)具有成本低廉, 可靠性高, 易于使用和維護等特性, 從而容易為現(xiàn)場運行人員接受, 便于廣泛推廣和應(yīng)用。此外工廠自動化的發(fā)展方向是全廠的自動化控制與管理, 新型微機配料系統(tǒng)組成的全廠計算機監(jiān)控系統(tǒng), 可以解決自動化孤島的問題。

斗秤水泥配料系統(tǒng), 具有靜態(tài)計量準確, 結(jié)構(gòu)簡單, 造價低等優(yōu)點。本文以斗秤為例, 介紹了一種基于可編程智能模塊、 工業(yè)控制計算機和 RS485 總線通訊方式的水泥微機配料系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

2.1 設(shè)計指導(dǎo)思想

1) 利用先進、 有效的智能控制技術(shù)開發(fā)研制出高品質(zhì)、 新一代的水泥智能配料系統(tǒng), 不斷提高我國水泥配料設(shè)備的檔次和生產(chǎn)管理水平, 促進我國水泥產(chǎn)品質(zhì)量和行業(yè)競爭能力的提高。

2) 利用最新的工業(yè)計算機硬件技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)以及智能控制技術(shù), 實現(xiàn)一種高性能、 高可靠、 低成本的自動化系統(tǒng)。

3) 軟件系統(tǒng)的設(shè)計和硬件設(shè)備的選型充分考慮整個系統(tǒng)的開放性和可移植性, 保證系統(tǒng)具有良好的規(guī)模伸縮性, 以便于不同規(guī)模水泥窯進行配料系統(tǒng)的實施, 逐步實現(xiàn)全廠的生產(chǎn)與管理綜合自動化。

2.2 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

為了保證水泥微機配料系統(tǒng)的通用性、 先進性, 達到高性能價格比、 系統(tǒng)穩(wěn)定和可靠的目標, 采用以下結(jié)構(gòu)設(shè)計:

1 ) 采用通用型工業(yè)控制計算機和 RS485 現(xiàn)場總線來實現(xiàn)信號的采集、 處理、 控制和輸出。

2 ) 模塊化、 標準化設(shè)計, 通用性強、 維護方便、 可擴展性強;

3 ) 基于豐富的 PC 軟件, 使控制系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)周期短;

4 )可靠的接地并附加信號調(diào)理及隔離模塊保證信號的穩(wěn)定;

5 ) 嚴格的測試程序保證系統(tǒng)的可靠性。

2.3 系統(tǒng)功能

1 ) 顯示臺時、 配比、 料給量、 料重、 信號和累計量, 對班產(chǎn)量、 日產(chǎn)量、 月產(chǎn)量和年產(chǎn)量進行自動累計;

2 ) 工況圖動態(tài)顯示, 如電振機的振動, 電機的開關(guān)門, 出料。動作過程真實生動, 且有文字提示;

3 ) 數(shù)據(jù)編輯的功能: 輸入臺時、 配比、 系數(shù);

4 ) 自動識別缺料、 卡秤, 故障自動報警并全線自動停機, 屏幕指示故障內(nèi)容;

5 ) 計算機輔助標秤功能, 操作方便準確可靠;

6 ) 計算精度: 0.5 % ;

7 ) 微機控制 1- 8路;

8 ) 方便的手動控制功能, 可進行單路上料的控制;

9 )信號檢測采用 RS485 總線傳輸, 傳輸距離可達 1.2 公里;

10 ) 配料微機與廠級監(jiān)控計算機通過以太網(wǎng)構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)。

3 硬件設(shè)計

 該系統(tǒng)由 3 級兩個層次組成。傳感器和執(zhí)行器及信號變換模塊構(gòu)成第 1 級——— 檢測及驅(qū)動; 工業(yè)控制計算機構(gòu)成第 2 級——— 現(xiàn)場控制; 管理計算機為第 3 級——— 車間管理、 廠長管理。第 1 級和第 2 級組成了基礎(chǔ)自動化層, 第 3 級為管理自動化層。監(jiān)控計算機與管理計算機構(gòu)成一個局域網(wǎng), 管理人員可以隨時在網(wǎng)上查看現(xiàn)場生產(chǎn)信息。

3.1 信號變換

A/D 變換采用 IOM4017 模塊, D/O 變換采用 IOM4050 模塊, 其中電磁振動給料機由一塊 IOM4050 控制, 開門電機由一塊 IOM4050 控制。 IOM4017 和 IOM4050 模塊是自主開發(fā)的 A/D和 D/O 轉(zhuǎn)換模塊, 具有抗干擾能力強, 可靠性高, 傳輸距離遠等特點。 它只需二根導(dǎo)線通過 RS485 網(wǎng)絡(luò)即可與控制主機相互通訊。 使用多個模塊可以方便的構(gòu)成 RS485 分布式的控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)。每個網(wǎng)絡(luò)最多可串接 255 個模塊, 該網(wǎng)絡(luò)通過 RS232/RS485 轉(zhuǎn)換即可連到控制計算機。

3.2 RS485 總線

RS485 是一種半雙工傳輸?shù)耐ㄓ嵖偩€ , 只有兩條信號線,一條為信號線正, 一條為信號線負, 分別標為 A 和 B, 或DA-TA+ 、 DATA- 。 RS485 采用差分傳輸, 最大傳輸距離為 1.2Km 米。模塊連接時總線的信號正與各個模塊的 DATA+ 相接, 總線的信號負與模塊的 DATA- 相接。

4 軟件設(shè)計

Visual C++ 是為開發(fā) Windows 應(yīng)用程序而創(chuàng)建的一種循序漸進的編程工具。它的高性能及高度集成的開發(fā)環(huán)境, 可使用戶方便地創(chuàng)建和調(diào)試 Windows 應(yīng)用程序。與 Visual Basic 相比,Visual C++ 具有高效、 高可靠的特點, 是編寫微機監(jiān)控系統(tǒng)的優(yōu)選軟件之一。 本系統(tǒng)采用 Visual C++ 編寫。 微機配料系統(tǒng)采用單文檔界面, 使用靜態(tài)鏈接庫, 形成一個可執(zhí)行文件。 

4.2 功能設(shè)計

監(jiān)控的“ 實時” 要求由定時器方法實現(xiàn), 定時時間為 0.5 秒。每個周期完成數(shù)據(jù)通訊、 輸入輸出檢測、 控制算法、 輸出刷新、報警輸出、 畫面顯示操作。 數(shù)據(jù)通訊的實現(xiàn)采用多線程。 命令及數(shù)據(jù)的輸入由 Windows 操作系統(tǒng)提供的命令及數(shù)據(jù)輸入方法實現(xiàn)。菜單功能實現(xiàn)命令輸入, 如運行、 暫停、 打印等, 對話框用來進行數(shù)據(jù)的輸入。

4.3 界面設(shè)計

斗秤微機配料控制界面如圖 3 所示。該界面使用位圖進行工況圖的顯示, 通過周期調(diào)用不同畫面產(chǎn)生動畫效果, 表現(xiàn)工況圖的動畫效果。

5 結(jié)束語

本文創(chuàng)新點: 基于可編程智能模塊、工業(yè)控制計算機和RS485 現(xiàn)場總線實現(xiàn)信號的采集、 處理、 控制和輸出, 構(gòu)成了一種具有高性價比的斗秤水泥微機配料系統(tǒng); 采用局域網(wǎng)實現(xiàn)了現(xiàn)場監(jiān)控計算機與管理計算機間的通訊; 系統(tǒng)軟件采用模塊化方法使用 VC++ 編制。實際運行表明, 該系統(tǒng)運行可靠, 維護使用方便, 人機界面友好, 具有良好的控制效果。該系統(tǒng)經(jīng)過改進可用于失重秤、 調(diào)速秤、 皮帶秤等微機配料系統(tǒng), 在微機配料方面具有較大的推廣應(yīng)用價值。

參考文獻

[1]黃采倫， 彭獻武. 水泥生料微機配料系統(tǒng)[J]微計算機信息,1998， (6):23- 25.

作者簡介: 王東濤 (1965- ), 男( 漢族) , 河北省唐山市人, 河北理工大學(xué)計算機與自動控制學(xué)院副教授, 工學(xué)碩士, 主要研究方向為電力系統(tǒng)安全分析和計算機控制及應(yīng)用。

通訊地址 :(063009 河北 河北省唐山市新華西道 46 號河北理工大學(xué)計算機與自動控制學(xué)院 ) 王東濤