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１問題的提出
某企業(yè)電解機(jī)組秤原有稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸及監(jiān)控系統(tǒng)是利用大河儀表稱重采集數(shù)據(jù)，通過觸摸屏數(shù)據(jù)經(jīng)無線電臺發(fā)送至工控機(jī)接收。該系統(tǒng)對現(xiàn)場機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，用于評估和調(diào)整生產(chǎn)技術(shù)參數(shù)，對生產(chǎn)的穩(wěn)定性、可控性、真實(shí)性提供數(shù)據(jù)支撐。原稱重系統(tǒng)在經(jīng)過多年現(xiàn)場運(yùn)行后存在以下幾個方面的問題：１）各機(jī)組秤與中控室的數(shù)據(jù)傳輸是無線通訊方式，但是無線數(shù)據(jù)傳送及接收系統(tǒng)受環(huán)境干擾比較大，經(jīng)常出現(xiàn)亂碼，通訊信號不穩(wěn)定且抗干擾能力差，使得中控室的數(shù)據(jù)采集不完整，此缺陷現(xiàn)已成固有存在，導(dǎo)致生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法真實(shí)記錄，也無法準(zhǔn)確計(jì)算生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)，影響公司各方數(shù)據(jù)評估。２）現(xiàn)場使用的工控機(jī)因?yàn)槭褂脡勖^長，內(nèi)部電路板及芯片已經(jīng)老化，但由于初始建設(shè)時(shí)軟件是定制的，不具備兼容擴(kuò)展性能，限制了系統(tǒng)的升級改造，加之提供商維護(hù)服務(wù)響應(yīng)不及時(shí)，且維護(hù)維修工作量大，在目前系統(tǒng)高故障率的情況下，累計(jì)故障維保成本高。３）為保證稱重準(zhǔn)確，減少誤差，各組秤都需要定期進(jìn)行標(biāo)定工作。但由于目前系統(tǒng)沒有標(biāo)準(zhǔn)碼，導(dǎo)致現(xiàn)場標(biāo)定時(shí)，需使用一定的稱重物做標(biāo)準(zhǔn)碼，費(fèi)工且重復(fù)工作，嚴(yán)重制約了現(xiàn)場工作效率，增加了現(xiàn)場工作負(fù)擔(dān)，且標(biāo)定工作的一致性也無法保證，使誤差變量增多。４）此系統(tǒng)使用年限已久，且因?yàn)橹敖ㄔ旆胶同F(xiàn)在維護(hù)方非同一家單位，在維保上一直溝通不暢，維護(hù)保養(yǎng)成本漸高，備件也購置困難，不能有效保障系統(tǒng)得到妥善維護(hù)，使其故障率無法得到降低。以上各方面原因?qū)φＩa(chǎn)造成很大影響，亟待對原有稱重?cái)?shù)據(jù)傳輸及監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。
２原稱重系統(tǒng)方案構(gòu)成
原稱重儀表有以下５組：１）常規(guī)陽極秤。Ｙａｍａｔｏ稱重儀表型號為ＥDＩ-７００，２個傳感器，稱重范圍為１７８～３９８kｇ，平均值３５４kｇ。２）常規(guī)殘極秤。Ｙａｍａｔｏ稱重儀表型號為ＥDＩ-７１０，２個傳感器，稱重范圍為４７２～１０９６kｇ，平均值８５１kｇ。３）常規(guī)電銅秤。Ｙａｍａｔｏ稱重儀表型號為ＥDＩ-７１０，２個傳感器，稱重范圍為２５６５～２９５５kｇ，平均值２６９９kｇ。４）ＰＣ殘極秤。Ｙａｍａｔｏ稱重儀表型號為ＥDＩ-７１０，２個傳感器，稱重范圍為３４０～１２３９kｇ，平均值９１３kｇ。５）ＰＣ陽極秤。Ｙａｍａｔｏ稱重儀表型號為ＥDＩ-７００，２個傳感器，稱重范圍為３４２～４２５kｇ，平均值３７６kｇ。
每組秤工位上配備工控機(jī)采集并監(jiān)控現(xiàn)場稱量數(shù)據(jù)，同時(shí)進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)記錄；再通過無線網(wǎng)絡(luò)的方式將各組秤的數(shù)據(jù)發(fā)送至中控室，進(jìn)行統(tǒng)一匯總記錄，便于公司層面進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控以及生產(chǎn)管理等工作。
３稱重系統(tǒng)改造方案
此次改造要解決原稱重系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸方式通信不穩(wěn)定，抗干擾能力差等問題。新系統(tǒng)要能真實(shí)反映生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并能生成日報(bào)、周報(bào)、月報(bào)，并可對報(bào)表進(jìn)行有效、可查詢管理；保證稱重準(zhǔn)確,減少誤差,降低各組秤定期進(jìn)行標(biāo)定工作頻次，可實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù),并對生產(chǎn)控制程序可視化。鑒于上述要求對改造方案進(jìn)行了比選討論,各改造方案對比見表１。

根據(jù)改造要求，選擇了利用原稱重傳感器，并選用有線通訊的改造方案，采用各就地秤分別稱量及就地顯示、通過以太網(wǎng)的光纖通訊、由中控室服務(wù)器集中進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、分析等操作。采用哈帝（HＡDＹ）的稱重控制器HＩ４０５０-ＰＭWＳ-ＡＣW-Ｎ１-DＮ-DＩO-Ｎ４，通過接線盒將現(xiàn)場的稱重傳感器信號進(jìn)行采集、計(jì)算，再通過設(shè)備網(wǎng)（DＥＶＩＣＥＮＥＴ）與電解ＡBＰLＣ進(jìn)行通訊。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在ＰLＣ控制器中完成，統(tǒng)計(jì)結(jié)果通過以太網(wǎng)傳輸（OＰＣ協(xié)議）至管理機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存（采用ＡＣＣＥＳＳ數(shù)據(jù)庫），并用ＥXＣＥL生成管理報(bào)表。為了節(jié)約成本，現(xiàn)場不單獨(dú)設(shè)置觸摸屏，工藝操作人員可以通過稱重儀面板監(jiān)控當(dāng)前實(shí)際重量數(shù)據(jù)。該方案具體使用到的硬件或者軟件產(chǎn)品描述如下。１）各就地秤：２個傳感器（Hａｒｄｙ品牌）+控制儀表（內(nèi)置設(shè)備網(wǎng)接口）；２）中控室：ＰLＣ（ＡB）+工控機(jī)+軟件（ＡB）+光纖交換機(jī)。
４改造后稱重系統(tǒng)方案性能
4.1Devicenet的優(yōu)越性能
Dｅvｉｃｅｎｅｔ是一種基于ＣＡＮ技術(shù)的開放型，符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個方面：１）便捷的設(shè)計(jì)及使用。Dｅvｉｃｅｎｅｔ提高了設(shè)計(jì)的彈性，通過提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的能力提供了無限制的ＩO端口，同時(shí)還提供互操作性和即插即用的能力。２）改善的過程數(shù)據(jù)管理。Dｅvｉｃｅｎｅｔ支持對等（Ｐｅｅｒ-ｔｏ-Ｐｅｅｒ）或主/從（Ｍａｓｔｅｒ/Ｓｌａvｅ）管理；作為一個快速響應(yīng)處理元的結(jié)果，提高了吞吐量和可重復(fù)性，在診斷中可延長定期檢修的間隔周期。３）降低安裝成本。Dｅvｉｃｅｎｅｔ簡化了配線，避免了潛在的錯誤點(diǎn)，減少了勞動力資源，節(jié)省了安裝空間。
4.2歷史數(shù)據(jù)記錄及分析軟件性能
ＦａｃｔｏｒｙＴａｌkHｉｓｔｏｒｉａｎ軟件是羅克韋爾專業(yè)的歷史數(shù)據(jù)記錄及分析軟件，包括數(shù)據(jù)采集、創(chuàng)建報(bào)表、查看報(bào)表等功能，通過這些功能可以智能地、自定義地提供完整的生產(chǎn)報(bào)表，供工廠管理決策者使用、分析。
4.3稱重秤系統(tǒng)性能
屏，工藝操作人員可以通過稱重儀面板監(jiān)控當(dāng)前實(shí)際重量數(shù)據(jù)。該方案具體使用到的硬件或者軟件產(chǎn)品描述如下。１）各就地秤：２個傳感器（Hａｒｄｙ品牌）+控制儀表（內(nèi)置設(shè)備網(wǎng)接口）；２）中控室：ＰLＣ（ＡB）+工控機(jī)+軟件（ＡB）+光纖交換機(jī)。
４改造后稱重系統(tǒng)方案性能
4.1Devicenet的優(yōu)越性能
Dｅvｉｃｅｎｅｔ是一種基于ＣＡＮ技術(shù)的開放型，符合全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的低成本、高性能的通信網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)越性表現(xiàn)在以下幾個方面：１）便捷的設(shè)計(jì)及使用。Dｅvｉｃｅｎｅｔ提高了設(shè)計(jì)的彈性，通過提供網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流的能力提供了無限制的ＩO端口，同時(shí)還提供互操作性和即插即用的能力。２）改善的過程數(shù)據(jù)管理。Dｅvｉｃｅｎｅｔ支持對等（Ｐｅｅｒ-ｔｏ-Ｐｅｅｒ）或主/從（Ｍａｓｔｅｒ/Ｓｌａvｅ）管理；作為一個快速響應(yīng)處理元的結(jié)果，提高了吞吐量和可重復(fù)性，在診斷中可延長定期檢修的間隔周期。３）降低安裝成本。Dｅvｉｃｅｎｅｔ簡化了配線，避免了潛在的錯誤點(diǎn)，減少了勞動力資源，節(jié)省了安裝空間。
4.2歷史數(shù)據(jù)記錄及分析軟件性能
ＦａｃｔｏｒｙＴａｌkHｉｓｔｏｒｉａｎ軟件是羅克韋爾專業(yè)的歷史數(shù)據(jù)記錄及分析軟件，包括數(shù)據(jù)采集、創(chuàng)建報(bào)表、查看報(bào)表等功能，通過這些功能可以智能地、自定義地提供完整的生產(chǎn)報(bào)表，供工廠管理決策者使用、分析。
4.3稱重秤系統(tǒng)性能
美國品牌Hａｒｄｙ稱重系統(tǒng)具備如下典型的性能，可以很大地提高現(xiàn)場的調(diào)試以及日后的維護(hù)效率：１）Ｃ２○Ｒ第二代電子標(biāo)定技術(shù)對稱重系統(tǒng)電子校準(zhǔn)，能立刻知道稱量系統(tǒng)是否處于健康狀態(tài)，既不用去掉稱量系統(tǒng)中已有的物料，不需要使用沉重的砝碼，也不需要將砝碼從稱重系統(tǒng)上重復(fù)地搬上搬下來進(jìn)行標(biāo)定。２）Ｃ２○Ｒ電子標(biāo)定可以用于稱重系統(tǒng)安裝后和日常的校驗(yàn)維護(hù)。為了達(dá)到可信賴的標(biāo)定，Ｃ２○Ｒ應(yīng)用了傳感器滿量程的標(biāo)定，標(biāo)定時(shí)僅需按一下按鈕，因此Ｃ２○Ｒ標(biāo)定永遠(yuǎn)優(yōu)于傳感器非線性的誤差。３）Ｃ２○Ｒ在產(chǎn)品出廠前，每一個傳感器都經(jīng)過測試并把所有的標(biāo)定數(shù)據(jù)、補(bǔ)償?shù)葏?shù)儲存在芯片中并安裝在傳感器內(nèi)。所有儀表都經(jīng)過相對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試和儲存，當(dāng)儀表連接到傳感器時(shí)，只要按一下標(biāo)定按鈕，儀表就會讀出每只傳感器上的標(biāo)定數(shù)據(jù)并自動進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，完成標(biāo)定。
4.4綜合診斷專家（IT）
ＩＴ提供了一個系統(tǒng)的內(nèi)部診斷技術(shù)，讓用戶自己通過系統(tǒng)的內(nèi)部診斷來充當(dāng)故障檢察員，從而減少了檢修費(fèi)用，不需要費(fèi)用昂貴的“稱重專家”來診斷故障?？蛇B續(xù)監(jiān)視稱重傳感器的激勵電流的開路或閉路狀態(tài)和儀表到接線盒的線路損壞狀態(tài)，通報(bào)儀表的激勵電流的變化狀態(tài)。
4.5數(shù)據(jù)采集以及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性能
受限于原有無線網(wǎng)絡(luò)通訊的不穩(wěn)定性，改造方案中特采用工業(yè)交換機(jī)光纖通訊技術(shù)，一方面解決網(wǎng)絡(luò)通訊距離的問題；另一方面提高通訊的穩(wěn)定性能，使得網(wǎng)絡(luò)的通訊好壞可視化，通過硬接線光纖進(jìn)行保障，也易于維護(hù)。Hａｒｄｙ稱重系統(tǒng)可以靈活地與采集系統(tǒng)進(jìn)行通訊，將儀表的數(shù)據(jù)及時(shí)便捷地傳送至中控采集系統(tǒng)，支持的網(wǎng)絡(luò)非常豐富。
4.6上位軟件強(qiáng)大的庫管理功能
改造后的智能報(bào)表軟件為生產(chǎn)管理提供大量數(shù)據(jù)信息，可按時(shí)間、配方等生產(chǎn)班報(bào)、日報(bào)、月報(bào)和年報(bào)等統(tǒng)計(jì)及打印功能；同時(shí)提供兩種用戶自定義報(bào)表組件，一種是采用報(bào)表進(jìn)行二次設(shè)計(jì)，另外一種是把數(shù)據(jù)無縫嵌入到ＥXＣＥL報(bào)表中。
５結(jié)束語
改造后的稱重控制系統(tǒng)融合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動控制、通訊技術(shù)、稱重技術(shù)為一體，其控制功能完善，顯示、操作集中，數(shù)據(jù)處理方便，安裝、維護(hù)簡單，系統(tǒng)便于擴(kuò)展。在結(jié)構(gòu)上解決了計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)的“危險(xiǎn)集中”的問題，做到“管理集中危險(xiǎn)分散”。在投入成本上，選用HＡDＹ稱重儀表，采用Dｅvｉｃｅｎｅｔ通訊電纜及光纖通訊，在原生產(chǎn)運(yùn)行ＡB品牌的ＰLＣ機(jī)架上擴(kuò)展通訊模塊，降低了資金投入，大幅控制成本。ＶＩＥW３２上位軟件提供智能報(bào)表軟件功能，為生產(chǎn)提供了大量數(shù)據(jù)信息，并將信息應(yīng)用于生產(chǎn)管理，系統(tǒng)可與其他管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，滿足深層次的數(shù)據(jù)分析要求?；贒ｅvｉｃｅｎｅｔ網(wǎng)絡(luò)的稱重控制系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠、有效地滿足了在連續(xù)生產(chǎn)過程中的使用。

作者：尚俊超

深圳市卓禾儀器有限公司是一家專門從事稱重儀表和全自動包裝碼垛生產(chǎn)線的研發(fā)及生產(chǎn)的高新技術(shù)企業(yè)，所生產(chǎn)的JY500系列稱重顯示控制器（包括配料秤儀表、皮帶秤儀表、包裝秤儀表、重量變送器等）高速高精度，使用壽命長。卓禾儀器有十?dāng)?shù)年的現(xiàn)場校驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，在業(yè)內(nèi)有良好的口碑，且有專門的售后工程師幫忙解決產(chǎn)品使用過程中遇到的技術(shù)問題，客戶可以放心省心順心的使用我司的產(chǎn)品。如果對我司的產(chǎn)品感興趣，歡迎咨詢。