基于現場總線的小型水泥生產配料控制系統

1引言

　　目前我國中小型水泥廠在水泥生產中所占的比例越來越大，為達到節能降耗、提高質量的目的，采用現場總線技術和智能模塊，設計一種低成本，可靠性高，易于維護，操作方便的新型微機配料系統，符合我國為數眾多的中小水泥企業的要求。為此，我們開發了基于現場總線的小型水泥生產配料控制系統，并應用于實際生產。本系統不僅提高了生產的可靠性，提高了質量，同時為水泥企業帶來了明顯的經濟效益。

2系統組成

　　整個控制系統由兩大部分組成——計算機和控制柜，通過工業以太網將計算機連接起來，系統組成結構如圖1所示。配料控制計算機通過RS485通訊接口和電氣控制柜內的遠端數據采集模塊進行通訊。RS485是一種簡單的工業現場總線標準，具有良好的抗干擾性和可擴展性，在微機的標準RS232串口上插接光電隔離的RS232/RS485轉換模塊，就構成了微機的RS485接口，采用這種通訊結構后，微機和它所控制的設備只有簡單的總線連接，避免了將過多的連線引入微機造成的干擾，配料控制計算機可采用工業控制計算機或通用型微機。

　　在總線式工控機中，STD總線已較少實用，PC總線工控機價格便宜，軟件、硬件開發環境好、用戶界面好等優點而得到廣泛的應用，影響極大，使PC總線成為事實上的標準總線。工業控制計算機使用工業級電源，采用密封機箱、正壓送風技術，用橡膠墊作防震緩沖，采用模塊化結構，同時配置了能適應工業控制要求的實時多任務操作系統，對工控領域的吸引力是很大。因此本系統采用工業控制計算機作為過程控制計算機。

圖1基于總線的微機配料控制系統的組成結構

　　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，電磁振動給料機和開門電機等由IOM4050控制。

　　IOM4017L是便攜的、模擬量檢測到計算機的接口單元，用于模擬量的檢測。IOM4050是開關量到計算機的接口單元，用于開關量的輸出如電動機起停、開關門等。它們都具有抗干擾能力強，可靠性高，傳輸距離遠等特點。內置微處理器，只需二根導線通過RS485網絡與控制主機相互通訊，基于ASCⅡ碼的命令/底層協議，可以用高級語言編寫應用程序，且可以使用組態軟件如INTONCH、FIX等組態成為各種監控網絡。模塊的地址存儲在模塊的EEPROM中，可由控制計算機進行修改，內置看門狗功能，保證可靠運行。

　　使用多個模塊可以方便的構成RS485網絡，每個網絡最多可串接255個模塊，最大傳輸距離為1200米，該網絡通過RS232/RS485轉換即連到主計算機。

3系統功能

　　所設計的系統要求成本低廉，可靠性高，易于使用和維護，容易為現場運行人員接受，便于推廣應用。為此，該系統具備如下功能：

　　1）數據顯示、編輯和統計功能：可顯示、編輯臺時、配比、調整系統和皮重;對班產量、日產量、月產量和年產量自動進行累計。

　　2）工況圖動態顯示：如電振機的振動，電機的開關門，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、軸溫檢測與磨機故障診斷;自動識別缺料、卡秤，啟動報警并全線自動停機，屏幕指示故障內容。

　　4）磨機負荷、鈣鐵儀在線專家控制功能。

　　5）計算機輔助標秤功能和方便的手動控制功能，操作方便準確可靠。

4系統軟件設計

　　微機配料系統廣泛應用于水泥廠的生熟料配料，早期開發的配料系統的微機采用DOS操作系統，由C語言開發。隨著Windows操作系統的廣泛應用，我們用VisualC++對原系統進行了重新設計。微機配料系統采用單文檔界面，使用靜態鏈接庫，形成一個可執行文件。

　　監控的“實時”要求由定時器方法實現，定時時間為0.5秒。每個周期完成數據通訊、輸入輸出檢測、控制算法、輸出刷新、報警輸出、畫面顯示操作。數據通訊的實現采用多線程。命令及數據的輸入由Windows操作系統提供的命令及數據輸入方法實現。菜單功能實現命令輸入，如運行、暫停、打印等，對話框用來進行數據的輸入。使用位圖進行工況圖的顯示，通過周期調用不同畫面產生動畫效果，圖2為工況圖的動畫效果圖。