基于現(xiàn)場總線的小型水泥生產(chǎn)配料控制系統(tǒng)

1引言

　　目前我國中小型水泥廠在水泥生產(chǎn)中所占的比例越來越大，為達(dá)到節(jié)能降耗、提高質(zhì)量的目的，采用現(xiàn)場總線技術(shù)和智能模塊，設(shè)計一種低成本，可靠性高，易于維護(hù)，操作方便的新型微機(jī)配料系統(tǒng)，符合我國為數(shù)眾多的中小水泥企業(yè)的要求。為此，我們開發(fā)了基于現(xiàn)場總線的小型水泥生產(chǎn)配料控制系統(tǒng)，并應(yīng)用于實際生產(chǎn)。本系統(tǒng)不僅提高了生產(chǎn)的可靠性，提高了質(zhì)量，同時為水泥企業(yè)帶來了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

2系統(tǒng)組成

　　整個控制系統(tǒng)由兩大部分組成——計算機(jī)和控制柜，通過工業(yè)以太網(wǎng)將計算機(jī)連接起來，系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。配料控制計算機(jī)通過RS485通訊接口和電氣控制柜內(nèi)的遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)采集模塊進(jìn)行通訊。RS485是一種簡單的工業(yè)現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，具有良好的抗干擾性和可擴(kuò)展性，在微機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)RS232串口上插接光電隔離的RS232/RS485轉(zhuǎn)換模塊，就構(gòu)成了微機(jī)的RS485接口，采用這種通訊結(jié)構(gòu)后，微機(jī)和它所控制的設(shè)備只有簡單的總線連接，避免了將過多的連線引入微機(jī)造成的干擾，配料控制計算機(jī)可采用工業(yè)控制計算機(jī)或通用型微機(jī)。

　　在總線式工控機(jī)中，STD總線已較少實用，PC總線工控機(jī)價格便宜，軟件、硬件開發(fā)環(huán)境好、用戶界面好等優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用，影響極大，使PC總線成為事實上的標(biāo)準(zhǔn)總線。工業(yè)控制計算機(jī)使用工業(yè)級電源，采用密封機(jī)箱、正壓送風(fēng)技術(shù)，用橡膠墊作防震緩沖，采用模塊化結(jié)構(gòu)，同時配置了能適應(yīng)工業(yè)控制要求的實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，對工控領(lǐng)域的吸引力是很大。因此本系統(tǒng)采用工業(yè)控制計算機(jī)作為過程控制計算機(jī)。

圖1基于總線的微機(jī)配料控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

　　選擇模塊作為檢測與控制信號方式時，模擬信號檢測采用IOM4017L模塊，電磁振動給料機(jī)和開門電機(jī)等由IOM4050控制。

　　IOM4017L是便攜的、模擬量檢測到計算機(jī)的接口單元，用于模擬量的檢測。IOM4050是開關(guān)量到計算機(jī)的接口單元，用于開關(guān)量的輸出如電動機(jī)起停、開關(guān)門等。它們都具有抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，傳輸距離遠(yuǎn)等特點。內(nèi)置微處理器，只需二根導(dǎo)線通過RS485網(wǎng)絡(luò)與控制主機(jī)相互通訊，基于ASCⅡ碼的命令/底層協(xié)議，可以用高級語言編寫應(yīng)用程序，且可以使用組態(tài)軟件如INTONCH、FIX等組態(tài)成為各種監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。模塊的地址存儲在模塊的EEPROM中，可由控制計算機(jī)進(jìn)行修改，內(nèi)置看門狗功能，保證可靠運行。

　　使用多個模塊可以方便的構(gòu)成RS485網(wǎng)絡(luò)，每個網(wǎng)絡(luò)最多可串接255個模塊，最大傳輸距離為1200米，該網(wǎng)絡(luò)通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換即連到主計算機(jī)。

3系統(tǒng)功能

　　所設(shè)計的系統(tǒng)要求成本低廉，可靠性高，易于使用和維護(hù)，容易為現(xiàn)場運行人員接受，便于推廣應(yīng)用。為此，該系統(tǒng)具備如下功能：

　　1）數(shù)據(jù)顯示、編輯和統(tǒng)計功能：可顯示、編輯臺時、配比、調(diào)整系統(tǒng)和皮重;對班產(chǎn)量、日產(chǎn)量、月產(chǎn)量和年產(chǎn)量自動進(jìn)行累計。

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

　　3）檢測與故障診斷功能：如料位檢測、軸溫檢測與磨機(jī)故障診斷;自動識別缺料、卡秤，啟動報警并全線自動停機(jī)，屏幕指示故障內(nèi)容。

　　4）磨機(jī)負(fù)荷、鈣鐵儀在線專家控制功能。

　　5）計算機(jī)輔助標(biāo)秤功能和方便的手動控制功能，操作方便準(zhǔn)確可靠。

4系統(tǒng)軟件設(shè)計

　　微機(jī)配料系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于水泥廠的生熟料配料，早期開發(fā)的配料系統(tǒng)的微機(jī)采用DOS操作系統(tǒng)，由C語言開發(fā)。隨著Windows操作系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，我們用VisualC++對原系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計。微機(jī)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。

　　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(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入。使用位圖進(jìn)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，圖2為工況圖的動畫效果圖。