基于MODBUS總線的選礦計量網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)
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4.2 水分檢測
水分在線檢測是本系統(tǒng)中特別重要的一環(huán)。水分檢測的方法有很多種，目前主要有：紅外水分檢測技術(shù)、微波測濕技術(shù)、中子測濕技術(shù)等等。
紅外水分儀是利用水分子吸收特殊波長近紅外光的能量， 而基本不吸收另外波長近紅外光的能量這一原理工作的。
紅外水分檢測儀具有不接觸物料能在線測量的優(yōu)點(diǎn)， 在一定水分范圍內(nèi)測量結(jié)果比較準(zhǔn)確，主要用于煙草、茶葉行業(yè)。但也有其突出的缺點(diǎn)，主要在于一旦含水量超過一定的范圍，將出現(xiàn)誤檢結(jié)果。 如物料被水掩蓋時， 由于水鏡面的形成反而使特殊波長近紅外光反射增強(qiáng)，水分儀反而會認(rèn)為水分很少，此時就要考慮水分補(bǔ)償?shù)膯栴}，而且在生產(chǎn)中需要嚴(yán)格保證含水量在水分儀的檢測范圍內(nèi)。
4.3 礦漿流量檢測
要測控的對象液態(tài)礦料屬于具有導(dǎo)電性的泥漿類流體，故選用襯里為聚氨酯橡膠的電磁流量計檢測其流量。電磁流量計所依據(jù)的基本理論是法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)導(dǎo)體切割磁力線運(yùn)動時，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生電動勢。導(dǎo)管內(nèi)導(dǎo)體平均流速V 或流量Qv (Qv =VπD2 /4)與感應(yīng)電動勢的大小成正比例關(guān)系，從而可測量管內(nèi)流動的導(dǎo)體流體的流量。
電磁流量計的優(yōu)點(diǎn)主要有：
(1) 接觸流體的部分結(jié)構(gòu)簡單，不會改變流場分布，不會引起堵塞、無機(jī)械零件的損壞。
(2) 電磁流量計的輸出信號正比于流體的體積流量，只要流體具有一定的導(dǎo)電性，就可以不受被測流體的溫度、密度、粘度以及導(dǎo)電率(在一定范圍內(nèi))的影響。
(3) 線性范圍寬，無慣性，反應(yīng)靈敏，可測量脈動流量和正、反方向流量。
但是，流體內(nèi)氣泡對檢測結(jié)果影響較大。如果在流體內(nèi)含有大量氣泡，會阻斷磁力線的正常分布，出現(xiàn)流量擺動很大的情況，導(dǎo)致計量不準(zhǔn)。目前有消氣閥可以排除氣泡，但我們在實踐中發(fā)現(xiàn)它并不能完全排除氣泡。于是跟據(jù)計量點(diǎn)的特殊地理位置，我們把管道切斷，中間加入了一個敞開的蓄料池，使得液態(tài)物料在經(jīng)過計量點(diǎn)時能將氣泡排除。試驗證明這是一種有效的方法。
4.4 濃度采集
根據(jù)現(xiàn)場的條件，采用γ射線核子密度（濃度）計來測礦漿濃度，它也是根據(jù)γ射線穿過被測介質(zhì)后， 其強(qiáng)度由于被測介質(zhì)的吸收而呈現(xiàn)按指數(shù)規(guī)律減弱特性來對被測介質(zhì)進(jìn)行連續(xù)性測量。核子密度計可在線測量密封罐、槽、管道內(nèi)各種流體、半流體或混合物等的密度、濃度等。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/162096.htm
5.通信實現(xiàn)
監(jiān)控系統(tǒng)主控計算機(jī)與各從控制器之間通過 MODBUS 總線實現(xiàn)通信，主控計算機(jī)與局域網(wǎng)之間通過以太網(wǎng)實現(xiàn)通信，主控計算機(jī)及局域網(wǎng)終端計算機(jī)上的監(jiān)控軟件基于組態(tài)王6.5 軟件開發(fā)。
5.1 MODBUS總線通信方式
主控計算機(jī)與各總線控制器之間以設(shè)備管理的形式實現(xiàn)， 組態(tài)王對設(shè)備的管理是通過對邏輯設(shè)備名的管理實現(xiàn)的，邏輯設(shè)備可以是DDE（動態(tài)數(shù)據(jù)交換）設(shè)備、智能板卡類設(shè)備、串口類設(shè)備、人機(jī)界面卡、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等，本文采用串口形式的MODBUS總線設(shè)備，一個串口可以連接多個總線設(shè)備，但必須在組態(tài)王中為每一個實際I/O設(shè)備指定唯一的邏輯名稱，此邏輯設(shè)備名對應(yīng)著該設(shè)備的生產(chǎn)廠家、實際設(shè)備名稱、設(shè)備通訊方式、設(shè)備地址、與上位PC機(jī)的通訊方式等信息內(nèi)容。一個邏輯設(shè)備,可與一個I/O設(shè)備中的多個I/O變量對應(yīng)。因此，定義一個變量時需要指定具體設(shè)備的具體寄存器地址。
如：原生泥體積流量計信號由 3 號總線控制器采集，在 3 號總線控制器中的變量地址為“%QW258” ，主控計算機(jī)通過串口 COM1 與 MODBUS 總線設(shè)備進(jìn)行通信，如果需要將原生泥體積流量定義為主控計算機(jī)中組態(tài)王變量 AA，則需設(shè)置實型變量 AA指向接在 COM1上的 MODBUS 總線地址為 3 的總線設(shè)備 3 中的寄存器地址 80259，于是變量 AA 實時反應(yīng)原生泥體積流量的變化。
變量 AA的值可以賦值給組態(tài)王的內(nèi)存變量或臨時變量， 如賦值給組態(tài)王的內(nèi)存實型變量 BB 的表達(dá)式為：本站點(diǎn)BB=本站點(diǎn)AA；
5.2 以太網(wǎng)通信方式
組態(tài)王支持 TCP/IP 協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)上其它計算機(jī)能通過局域網(wǎng)實時訪問主控計算機(jī)上的數(shù)據(jù)，并可以以與主控計算機(jī)上完全一樣的動畫界面進(jìn)行實時監(jiān)控。遠(yuǎn)程訪問組態(tài)王的實時數(shù)據(jù)有兩種方式：其一是在客戶端上定義服務(wù)器站點(diǎn)為一個網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)設(shè)備，然后在客戶端上定義變量指向網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)上的變量，訪問實時數(shù)據(jù)，這與主從控制器之間的通訊方式一樣，這種方式可以在本機(jī)上直接進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)記錄、產(chǎn)生報警等。第二種是使用組態(tài)王的網(wǎng)絡(luò)功能在程序中直接引用遠(yuǎn)程站點(diǎn)上的變量，而無需在客戶端上定義變量，但歷史數(shù)據(jù)的訪問只能從歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器上獲得。本文采用第二種方式，主控計算機(jī)上將網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為“連網(wǎng)類型” ，而其他客戶機(jī)則設(shè)置為“遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)” 。
例如：需要在局域網(wǎng)客戶機(jī)上顯示主控計算機(jī)上的變量AA的值，可設(shè)主控計算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)名定義為jxtnk1，則客戶機(jī)界面上或程序中可直接引用變量“jxtnk1AA”。
網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)主控計算機(jī)與客戶機(jī)上的主界面之一如圖 4 所示。
6. 結(jié)束語
采用 MODBUS 總線協(xié)議的選礦計量網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，更好地體現(xiàn)了分散控制、集中管理的思想；一個節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題，并不會影響其他的節(jié)點(diǎn)的工作，上位機(jī)即使關(guān)機(jī)，也不會影響下位機(jī)的工作。可以實現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)距離的集中監(jiān)控與協(xié)調(diào)，減少接線，減少故障率，提高可靠性；基于總線與以太網(wǎng)的系統(tǒng)，WEB 監(jiān)控終端與 PLC 節(jié)點(diǎn)都易于擴(kuò)展。同時，配合上位機(jī)組態(tài)監(jiān)控軟件，配置現(xiàn)場攝像頭，能實現(xiàn) WEB 訪問與監(jiān)控，改善了工作效率。
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