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遠(yuǎn)程集中皮帶秤計(jì)量與監(jiān)控系統(tǒng)

上海香川電子衡器有限公司

一、引言

電子皮帶秤是一種無需對(duì)質(zhì)量細(xì)分或者中斷輸送帶，就可以對(duì)輸送帶上的散裝物料

進(jìn)行連續(xù)稱量的自動(dòng)衡器，在礦山、港口、冶金等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。 某鋼廠作為一

個(gè)年產(chǎn)近千萬噸鋼的特大型鋼鐵企業(yè)，其廠際大宗原、燃料（鐵精礦粉、焦炭、燒結(jié)礦、

冶金石灰）就是通過十余個(gè)皮帶秤計(jì)量的，每年通過皮帶秤運(yùn)輸并計(jì)量的物資近2千萬

噸，這些皮帶秤分布在十里鋼城內(nèi)的8個(gè)地點(diǎn)。原先，計(jì)量工作依靠計(jì)量員在磅方現(xiàn)場(chǎng)

計(jì)量和監(jiān)控或詢問生產(chǎn)廠現(xiàn)場(chǎng)人員（在計(jì)量人員看不到計(jì)量?jī)x表或計(jì)量多種物料），每

個(gè)計(jì)量點(diǎn)都需要二十四小時(shí)駐扎人員值班。計(jì)量點(diǎn)不僅分散、環(huán)境差、計(jì)量過程中人為

因素多，這些使得計(jì)量管理和監(jiān)督困難、計(jì)量過程中容易產(chǎn)生誤差或失誤，造成生產(chǎn)廠

對(duì)皮帶秤計(jì)量結(jié)算數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性異議較多。該問題的存在一直困擾著計(jì)量管理部門。

本文介紹的皮帶秤遠(yuǎn)程集中計(jì)量與監(jiān)控系統(tǒng)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)內(nèi)所有的計(jì)量結(jié)算皮帶秤進(jìn)行遠(yuǎn)程集中計(jì)量和監(jiān)控，提高了計(jì)量管理水平和監(jiān)督效率、堵塞計(jì)量漏洞，從而促進(jìn)計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的提升，較好的解決了上述的難題。

二、系統(tǒng)運(yùn)行效果

該系統(tǒng)在某鋼鐵企業(yè)2009年投入使用以來，運(yùn)行穩(wěn)定，計(jì)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，監(jiān)控視頻

清晰，提高了工作質(zhì)量和效率，主要效果如下：

（1）從分散計(jì)量到集中計(jì)量，僅計(jì)量工作就節(jié)約人力成本80%（原先十臺(tái)皮帶秤需要16名專職計(jì)量員，現(xiàn)在只需要4名，而且還兼職其它秤），同時(shí)計(jì)量管理、監(jiān)督水平得到了顯著提高；

（2）計(jì)量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化自動(dòng)采集、傳輸，消除了人工報(bào)數(shù)及模擬數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確度較低的弊病，計(jì)量異議大幅度下降，用戶滿意度提高；

（3）維護(hù)人員同樣可在一臺(tái)微機(jī)界面上就可做到對(duì)全部10臺(tái)計(jì)量計(jì)算皮帶秤運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高了維護(hù)效率、減少了設(shè)備帶故障時(shí)間；

（4）擁有對(duì)秤體運(yùn)行故障報(bào)警及錯(cuò)誤自動(dòng)記錄及回溯功能，方便計(jì)量出現(xiàn)異議時(shí)問題的查找；

（5）為ERP和其它系統(tǒng)提供更快、更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)及自動(dòng)接口。

三、遠(yuǎn)程計(jì)量、監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與實(shí)現(xiàn)

1、硬件系統(tǒng)

系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量與控制級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集級(jí)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控與管理級(jí)

構(gòu)成。

現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量與控制級(jí)主要是指計(jì)量設(shè)備電子皮帶秤、控制料倉翻板開口方向或給料皮

帶啟停的PLC、監(jiān)控?cái)z像頭。電子皮帶秤一般由秤體（秤架、稱重托輥、輸送皮帶）、

稱重傳感器、速度傳感器、電機(jī)、稱重控制儀表等組成。被稱物料分別通過皮帶秤進(jìn)行

稱重，稱重傳感器將物料的重量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送給稱重控制顯示器進(jìn)行放大、濾波、

A/D轉(zhuǎn)換和微處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，一方面通過儀表顯示器顯示，另一方面由4-20mA模擬信號(hào)（實(shí)施前數(shù)據(jù)采集方式）或RS485/RS232接口通過現(xiàn)場(chǎng)總線輸出。上述PLC的作用是控制計(jì)量皮帶秤稱量物料的種類：例如位于料倉下的翻板開口方向會(huì)使不同的物料從料倉上漏下，使得皮帶秤稱量物料不同；同樣不同的給料皮帶運(yùn)轉(zhuǎn)也會(huì)使得皮帶秤稱量物料不同。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集級(jí)包括串口服務(wù)器、無線傳輸模塊、I/O采集模塊、視頻服務(wù)器等。

串口服務(wù)器可以將稱重儀表輸出的RS485/RS232信號(hào)轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號(hào)，使得儀表的數(shù)據(jù)可以利用企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)，傳輸?shù)木嚯x不受限制、傳輸?shù)馁|(zhì)量大大提高。無線傳輸模塊是在稱重儀表不具備接入以太網(wǎng)的情況下（布線成本高或難度大）進(jìn)行遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧硪环N手段，它的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約了布線施工費(fèi)用，缺點(diǎn)是信號(hào)傳輸質(zhì)量較有線差，但作為普通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸而且通訊軟件已有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)校驗(yàn)功能，該缺點(diǎn)完全可忽略。I/O采集模塊可以將PLC開關(guān)量輸出的節(jié)點(diǎn)信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，目的是了解何時(shí)料倉的翻板或給料皮帶發(fā)生的變化，進(jìn)而確定皮帶秤的計(jì)量物料品種。視頻服務(wù)器的作用是將現(xiàn)場(chǎng)皮帶的運(yùn)行狀況以畫面的形式傳回遠(yuǎn)程集中監(jiān)控室，便于計(jì)量員了解皮帶的實(shí)際運(yùn)行狀況。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)管理級(jí)包括計(jì)量數(shù)據(jù)集中監(jiān)控終端、視頻集中監(jiān)控終端。在計(jì)量監(jiān)控終端上，全公司皮帶秤運(yùn)行過程中的實(shí)時(shí)量（皮帶速度、物料流量）和累積量均可以看到；在視頻監(jiān)控終端上，可以看到所有皮帶秤的實(shí)際運(yùn)行及帶料畫面。通過以上兩個(gè)終端數(shù)據(jù)及畫面對(duì)比，容易發(fā)現(xiàn)皮帶秤的一些故障。如秤體的某個(gè)傳感器損壞，視頻畫面就與流量數(shù)字顯示明顯不符，故障能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，減少了錯(cuò)誤計(jì)量數(shù)據(jù)。

2、軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)包括遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制軟件、數(shù)據(jù)管理與信息化接口軟件。軟件在WindowsXP環(huán)境下，用VisualStudio6.0開發(fā)，采用ACCESS數(shù)據(jù)庫。

遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)10余臺(tái)儀表數(shù)據(jù)、2個(gè)I/O模塊的數(shù)據(jù)采集。

開發(fā)與儀表通訊軟件時(shí)使用了MSComm控件，它是Windows下進(jìn)行串行通信編程的控件，可為應(yīng)用程序提供通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便方法，節(jié)省編程時(shí)間。通訊方法采用事件驅(qū)動(dòng)通信方式：當(dāng)在CD（Carrier Detect載波監(jiān)聽）線或RTS（Request To Send）線上有字符到達(dá)或發(fā)生了改變，使用MSComm控件的OnComm事件捕獲和處理這些通信事件，同時(shí)OnComm也可以捕獲和處理通信中的錯(cuò)誤。這種方式較普通的輪詢方式大大提高了通訊效率。I/O模塊通訊（ADAM6060）軟件編程可直接調(diào)用該模塊提供的二次開發(fā)函數(shù)，它已將較復(fù)雜的后臺(tái)通訊部分封裝，開發(fā)人員直接調(diào)用即可。

以XR2001儀表通信為例，實(shí)現(xiàn)與儀表通信，主機(jī)需向儀表分兩步發(fā)送控制命令字。

然后通過上述的OnComm通信中斷處理儀表響應(yīng)數(shù)據(jù)。步驟

（1）先把通信協(xié)議設(shè)置為：Baud_Rate，m,8,1

 通過串口發(fā)送 Address -> 儀表延時(shí)(0.01s)

（2）接著把通信協(xié)議設(shè)置為：Baud_Rate，S,8,1

 通過串口發(fā)送以下數(shù)據(jù)到儀表：

 CommandCode FunCode Data0 Data1 Data2 Data3 Crc_Code ->儀表

其中：

Baud_Rate為通信波特率；Address為通信地址。

CommandCode 為指令代碼：

01H - 寫指令 向儀表寫入數(shù)據(jù)

02H - 讀指令 讀取儀表數(shù)據(jù)

03H - 儀表鍵盤命令，等同儀表鍵盤操作（控制指令）

遠(yuǎn)程控制軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表控制，在遠(yuǎn)程計(jì)量室就可對(duì)遠(yuǎn)距離的儀表實(shí)現(xiàn)校皮、清零、實(shí)物校準(zhǔn)等操作。這部分軟件實(shí)施的前提是儀表具備通過通訊口的讀寫來控制儀表的指令，要求軟件開發(fā)者對(duì)儀表通訊協(xié)議充分掌握，實(shí)現(xiàn)方法與上述類似，只是通訊指令進(jìn)行了擴(kuò)展。

遠(yuǎn)程控制畫面

數(shù)據(jù)管理與信息化接口軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)量數(shù)據(jù)的管理與計(jì)質(zhì)量接口功能。數(shù)據(jù)管理的主要功能。與計(jì)質(zhì)量接口采用建立中間表，共享數(shù)據(jù)方式。在計(jì)量數(shù)據(jù)采集時(shí)，會(huì)將整點(diǎn)的數(shù)據(jù)存入該接口表，作為計(jì)質(zhì)量上傳的數(shù)據(jù)來源。

數(shù)據(jù)管理與信息化接口軟件

軟件的特點(diǎn)及功能：1、儀表數(shù)據(jù)以數(shù)字（RS485數(shù)字總線）方式采集，該方式較原有模擬量采集方式數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，但每種稱重儀表通訊通信協(xié)議都不同，不能采用模擬量方式的組態(tài)軟件，編程難度大；2、采用虛擬串口技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)原有儀表串口通訊軟件的最大復(fù)用；3、現(xiàn)場(chǎng)I/O信號(hào)和稱重計(jì)量數(shù)據(jù)采集無縫結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一條皮帶計(jì)量多種物料的自動(dòng)、準(zhǔn)確；4、在計(jì)算機(jī)上模擬儀表面板操作，通過計(jì)算機(jī)上的操作面板對(duì)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控如同在現(xiàn)場(chǎng)操作儀表一樣，在計(jì)算機(jī)上即可完成調(diào)零、標(biāo)定等工作，整個(gè)程序運(yùn)行卻不受任何影響。

采用數(shù)字方式（RS485）傳輸代替模擬方式傳輸（4-20mA）提高了計(jì)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。從信號(hào)傳輸層面考慮（不考慮儀表之前）：前者由傳感器來的信號(hào)進(jìn)入儀表，處理后以數(shù)字信號(hào)輸出，誤差僅來自皮帶秤儀表；后者由傳感器來的信號(hào)進(jìn)入儀表，處理后以模擬信號(hào)輸出，再傳到采集運(yùn)算裝置，誤差來自皮帶秤儀表、采集裝置。在采用數(shù)字方式傳輸后，計(jì)量采集數(shù)字可以100%和計(jì)量?jī)x表一致，而后者采集準(zhǔn)確性和實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，如采集裝置的精度、線路有關(guān)（對(duì)某鋼鐵公司焦化皮帶秤計(jì)量?jī)x表半個(gè)月的跟蹤，每天4-20mA得到的累計(jì)量和儀表相差在3%左右）。

在項(xiàng)目實(shí)施中，部分采集傳輸存在施工困難、費(fèi)用高等問題，因此采用了數(shù)字無線傳輸。無線傳輸?shù)淖畲笕秉c(diǎn)是信號(hào)易受干擾，通訊過程中時(shí)常有短暫的失敗。系統(tǒng)從以下兩個(gè)方面解決：1、大部分皮帶秤計(jì)量?jī)x表在設(shè)計(jì)其數(shù)字通訊協(xié)議時(shí)，已考慮了嚴(yán)格的數(shù)據(jù)校驗(yàn)方法，通訊軟件編程時(shí)，按照通訊協(xié)議開發(fā)，就可避免因無線干擾收到錯(cuò)誤數(shù)據(jù)；針對(duì)通訊過程中短暫的失敗，整點(diǎn)采集數(shù)據(jù)時(shí)采用有效時(shí)間段內(nèi)采集（0到5分鐘），大大提高了數(shù)據(jù)采集成功的機(jī)率。

四、結(jié)束語

建設(shè)遠(yuǎn)程集中計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)，是現(xiàn)代大中型鋼鐵企業(yè)實(shí)施信息化工程的需要。它可以改進(jìn)現(xiàn)有計(jì)量管理流程和提高計(jì)量管理水平，完善計(jì)量管理管理體制，提高計(jì)量效率，縮短計(jì)量時(shí)間，提高客戶滿意度和廠內(nèi)物流效率，對(duì)提高公司的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。