現(xiàn)場總線技術(shù)在軋鋼在線測試系統(tǒng)的應(yīng)用

1、引言　　

鋼材軋制前對鋼坯出爐溫度進(jìn)行檢測是保證軋鋼質(zhì)量的一項(xiàng)重要措施。傳統(tǒng)的人工測試難以保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率較低，實(shí)現(xiàn)軋鋼在線的溫度和支數(shù)自動測量具有重要意義。由于軋鋼線距離遠(yuǎn)，采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可有效降低系統(tǒng)造價。

現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于工業(yè)控制的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，完備的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持7層協(xié)議，如lonworks和profibus，這種網(wǎng)絡(luò)可以通過網(wǎng)關(guān)和INTERNET/INTRANET相連，組成較大系統(tǒng)。簡化3層協(xié)議以其結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品品種全、使用方便，在小型自動化系統(tǒng)中仍被廣泛應(yīng)用，如CAN，RS-485等網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù)，集數(shù)據(jù)的采集、處理及網(wǎng)絡(luò)通訊為一體，實(shí)現(xiàn)了鋼坯出爐的溫度采集和實(shí)時監(jiān)測。利用兩個輻射測溫儀判斷鋼坯行走方向，并實(shí)現(xiàn)鋼坯支數(shù)計數(shù)。

2、系統(tǒng)組成及工作原理　　

一個RS-485總線結(jié)構(gòu)的鋼坯在線測試網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的五個節(jié)點(diǎn)分布在現(xiàn)場的不同位置，對應(yīng)的智能單元分別為兩個分光比色輻射溫度測試儀、兩個溫度顯示報警儀表和一個大屏幕顯示器。調(diào)度計算機(jī)經(jīng)COMl通訊口通過RS232C到RS485轉(zhuǎn)換器ADAM4520向網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點(diǎn)發(fā)布命令，協(xié)調(diào)與各智能單元之間49數(shù)據(jù)通訊?！　?BR>
分光比色輻射溫度測試儀由本單位研制，該儀表采集兩路不同波長的光強(qiáng)經(jīng)過內(nèi)置單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理后，以RS485總線標(biāo)準(zhǔn)輸出測試鋼坯的溫度峰值、溫度谷值、溫度均值和溫度即值等多種數(shù)據(jù)。圖1中的兩個測溫輻射測溫儀功能相同，一塊稱作主測儀，另一塊稱作輔測儀。主測儀負(fù)責(zé)采集鋼坯均值溫度和峰值溫度；輔測儀配合主測儀判斷鋼坯行進(jìn)方向，并對支數(shù)進(jìn)行加1或減l計數(shù)。大屏幕LED顯示器顯示當(dāng)前日期、時間、鋼壞溫度均值和鋼壞支數(shù)等信息。兩個溫度顯示表分別安裝在兩個操作間內(nèi)，通過RS-485總線接收主機(jī)數(shù)據(jù)，顯示鋼壞溫度均值并給出報警信號。微型打印機(jī)以串行方式與主機(jī)的COM2通訊口連接，在線紀(jì)錄超限報警信息。

3、系統(tǒng)軟件設(shè)計　　

系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為五大功能模塊：溫度采集、網(wǎng)絡(luò)通訊、溫度報警、文件管理及鋼坯計數(shù)等。系統(tǒng)程序在window98系統(tǒng)下VB6.0軟件開發(fā)，界面由四部分組成。第一部分是菜單命令窗口；第二部分是數(shù)據(jù)顯示窗口，以滾屏方式顯示數(shù)據(jù)；第三部分是狀態(tài)窗口，位于屏幕底端，用于顯示當(dāng)前的設(shè)置參數(shù)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)及超限報警信息；第四部分專門用于顯示當(dāng)前日期和時間。通過菜單操作可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行、打印、參數(shù)設(shè)置、暫停、退出及幫助等多項(xiàng)功能?！　?/P>

根據(jù)不同任務(wù)的工作特點(diǎn)，軟件采用前臺和后臺并行運(yùn)行的連續(xù)工作方式。前臺一般采用菜單命令的直接操作方式，例如：歷史數(shù)據(jù)打印和當(dāng)前數(shù)據(jù)打印、溫度超限值設(shè)定和鋼坯支數(shù)的修改操作等。而后臺則是系統(tǒng)實(shí)時進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)通訊、鋼坯計數(shù)、數(shù)據(jù)存盤、溫度超限報警等?！　?/P>

3.1網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議及程序?qū)崿F(xiàn)　　

網(wǎng)絡(luò)工作方式采用主機(jī)調(diào)度按優(yōu)先級分時聯(lián)絡(luò)的工作方式，通訊波特率為9600bps，字符格式為1個起始位，8個數(shù)據(jù)位，1個停止位，元奇偶校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)異步格式。總線上的設(shè)備均為本單位研制的產(chǎn)品，通訊協(xié)議兼容研華ADAM4000系列。

命令語法中，第一個字符（如：#、>和@）表示命令的定界符；AA表示指定設(shè)備的十六進(jìn)制地址碼，例如：本系統(tǒng)主測儀表的地址為0BH、輔測儀表為0CH；N為溫度類別，0為即值，1為峰值，2為谷值，3為均值；每個命令以回車字符結(jié)束。如果總線設(shè)備檢測到通訊錯或指定的地址不存在時，則不應(yīng)答，程序設(shè)計時給出故障信息并作處理；如果正確，則執(zhí)行相應(yīng)操作，并返回數(shù)據(jù)或信息。由于VisualBasic能夠快速創(chuàng)建Windows應(yīng)用程序，功能強(qiáng)大，容易學(xué)習(xí)和掌握，維護(hù)方便，因此，VB編寫工業(yè)控制軟件較為普遍。VisualBasic的MsComm控件為應(yīng)用程序提供完善的串行通訊功能，能夠滿足系統(tǒng)通訊軟件的編程要求。下面程序段完成了命令發(fā)送。　　

系統(tǒng)與各節(jié)點(diǎn)的通訊時，如果響應(yīng)信息超時或出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)丟失甚至造成系統(tǒng)故障，所以通訊過程使用了兩個定時器控件，一個用于發(fā)送命令，實(shí)例為timComm_Timer，定時器的觸發(fā)間隔為100ms。另一個定時器控件實(shí)例timCom-mErr_Timer用于檢測通訊系統(tǒng)的異常，即當(dāng)每次通訊超過70ms沒有響應(yīng)時，該定時器進(jìn)行錯誤處理并轉(zhuǎn)向下一個單元的命令發(fā)送。TimComm_Timer事件發(fā)生時，還使用一個定時器定時10s，更新大屏幕的日期和時間等四組數(shù)據(jù)?！　?/P>

在OnComm事件發(fā)生時，根據(jù)任務(wù)完成數(shù)據(jù)處理。接收數(shù)據(jù)的通訊程序段如下：

當(dāng)MSComm控件的CommEvent屬性的值變化時，就產(chǎn)生OnComm事件。本系統(tǒng)的OnComm事件主要用來捕獲來自系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)處理主要包括四項(xiàng)任務(wù)：鋼坯計數(shù)、滾屏顯示、數(shù)據(jù)存盤及文件管理、溫度超限報警。OnComm事件發(fā)生時，關(guān)閉檢測通訊錯誤定時器timComm_Timer，表示本次通訊成功。　

3.2鋼坯支數(shù)計量方法　　

本系統(tǒng)是在鋼坯出爐時測試鋼坯溫度并記錄鋼坯支數(shù)。軋制時可能由于軋滾故障，造成軋線停滯，由此造成剛出爐的鋼坯停滯或回爐。因此，支數(shù)計量需要判斷鋼坯的行進(jìn)方向，出爐時，支數(shù)加1，因爐時支數(shù)減1。系統(tǒng)中采用兩個輻射測溫儀根據(jù)鋼坯進(jìn)入視區(qū)的先后次序判斷鋼坯行進(jìn)方向，并根據(jù)方向?qū)︿撆髦?shù)進(jìn)行加1或減1計數(shù)。正常情況下，出爐鋼坯在1100℃左右，設(shè)定有鋼坯通過的闋值溫度為900℃。安裝時，兩個測溫儀測溫點(diǎn)間距2m，鋼坯長度4m左右，鋼坯通過時，兩個測溫儀能同時測到有鋼通過。鋼坯在溫度測試點(diǎn)上有正向通過、反向通過、停滯→段時間、前后移動等多種情況。testBillet過程是在OnComm事件處理程序中調(diào)用的，由狀態(tài)變量StateVar指示錮坯通過測溫儀時各種狀態(tài)。沒有鋼坯通過StateVar=0，此時，程序讀取兩個測溫儀數(shù)據(jù)，當(dāng)主測溫儀大于900℃，輔測溫儀小于900℃，鋼坯正向進(jìn)入視區(qū)，置StateVar=1，進(jìn)入正向過程鋼坯測試；當(dāng)輔測溫儀大于900℃，主測溫儀小于900℃，鋼坯反向進(jìn)入視區(qū)，置StateVar=2，進(jìn)入反向過程鋼坯測試。正向過程鋼坯測試，判斷是否正向結(jié)束，如果正向結(jié)束，支數(shù)加1，并計算均值和峰值；否則，鋼坯在測試點(diǎn)回爐，程序返回。反向過程鋼坯測試，則判斷鋼坯是否反向結(jié)束，如果反向結(jié)束，支數(shù)減1；否則是測試點(diǎn)的鋼壞移動，支數(shù)不變。

4、結(jié)束語　　

采用RS-485總線技術(shù)，簡化了現(xiàn)場布線，降低了系統(tǒng)成本。軟件設(shè)計采用windows98下VB6.0設(shè)計，充分利用了可視化編程語言提供的強(qiáng)大功能，界面友好，編程簡單，維護(hù)方便。采用雙測溫儀進(jìn)行溫度測量和判斷鋼壞行進(jìn)方向，完成對復(fù)雜鋼壞運(yùn)行情況下鋼壞支數(shù)的計數(shù)功能。該系統(tǒng)經(jīng)過濟(jì)南鋼鐵公司的近一年的現(xiàn)場運(yùn)行，證明系統(tǒng)功能完善，性能穩(wěn)定，測溫精度高，使用方便。產(chǎn)品配置:輻射測溫儀適用領(lǐng)域及情況：鋼材軋制領(lǐng)域。