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遠程集中皮帶秤計量與監控系統
遠程集(ji)中皮帶秤(cheng)計量與監控(kong)系統(tong)
上海香川電(dian)子衡器有限公(gong)司
一、引言(yan)
電(dian)子皮帶(dai)秤是一(yi)種無需對質(zhi)量細分或(huo)者中斷輸(shu)送帶(dai)，就可以對輸(shu)送帶(dai)上的散裝物料
進行連續稱量(liang)的自動衡器，在礦山、港口、冶金等行業都有廣泛(fan)應(ying)用。 某鋼(gang)廠作為(wei)一(yi)
個年產近(jin)千萬噸(dun)鋼的(de)特大(da)型鋼鐵企業，其廠(chang)際大(da)宗(zong)原、燃料（鐵精礦(kuang)粉、焦炭、燒結(jie)礦(kuang)、
冶金(jin)石灰）就(jiu)是通過(guo)十余個皮帶(dai)(dai)秤(cheng)計量(liang)的(de)，每(mei)年通過(guo)皮帶(dai)(dai)秤(cheng)運輸并計量(liang)的(de)物資近2千萬(wan)
噸，這些皮帶(dai)秤分布在十(shi)里鋼城內的8個(ge)地(di)點。原先，計量工(gong)作依靠計量員在磅方現場
計量(liang)和監控或(huo)詢問生產(chan)廠現場人(ren)員（在(zai)計量(liang)人(ren)員看不(bu)到計量(liang)儀表或(huo)計量(liang)多種物料），每
個計(ji)(ji)量點都需要二(er)十四小時駐(zhu)扎人(ren)(ren)員值班。計(ji)(ji)量點不僅分散、環境差、計(ji)(ji)量過程中人(ren)(ren)為
因素多(duo)，這(zhe)些使得計(ji)量(liang)管(guan)理和監督困難(nan)、計(ji)量(liang)過程中容(rong)易產(chan)生誤差或(huo)失(shi)誤，造成生產(chan)廠
對皮帶秤計量(liang)結算數據準確(que)性異議較多(duo)。該問(wen)題的(de)存在一直困擾(rao)著計量(liang)管理(li)部門。
本文介紹的(de)(de)(de)皮帶秤(cheng)遠程(cheng)集中(zhong)計量(liang)與監控(kong)系統，采用先進的(de)(de)(de)計算(suan)機網絡技(ji)術、自動(dong)化技(ji)術、視頻(pin)監控(kong)技(ji)術實現對企業內所有的(de)(de)(de)計量(liang)結算(suan)皮帶秤(cheng)進行(xing)遠程(cheng)集中(zhong)計量(liang)和監控(kong)，提高了計量(liang)管理水(shui)平和監督效率、堵塞(sai)計量(liang)漏(lou)洞，從而(er)促進計量(liang)數據準確性的(de)(de)(de)提升，較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)解決了上(shang)述的(de)(de)(de)難題。
二、系(xi)統運行(xing)效果
該系統在某鋼(gang)鐵企業2009年(nian)投入使用(yong)以來(lai)，運行(xing)穩(wen)定，計量數據準(zhun)確，監控視頻
清晰，提高(gao)了(le)工作質量和(he)效率，主要效果如下：
（1）從(cong)分散計量(liang)到集(ji)中計量(liang)，僅計量(liang)工(gong)作就節約人力成本80%（原先十臺皮帶秤需要16名專職計量(liang)員，現在只需要4名，而且還(huan)兼(jian)職其它秤），同時計量管理、監督(du)水平得到(dao)了(le)顯著提高；
（2）計量(liang)(liang)數據(ju)實現了全數字化自(zi)動(dong)采(cai)集、傳輸(shu)，消除了人工報(bao)數及模擬數據(ju)傳輸(shu)準(zhun)確度(du)較低的弊病，計量(liang)(liang)異議大幅度(du)下降，用戶滿意度(du)提高(gao)；
（3）維護人員同樣可(ke)在(zai)一臺微機界面上就可(ke)做到對(dui)全部(bu)10臺計量(liang)計算皮帶秤運行狀況(kuang)的實時監控，提(ti)高了維護效率、減(jian)少了設備帶故障時間；
（4）擁有對秤體運行故障報警及錯誤(wu)自動記錄及回(hui)溯功能，方便計量出現異議時問題的查找；
（5）為ERP和其它系統提供更(geng)快(kuai)、更(geng)準確的數據及自動接口。
三(san)、遠程計量、監控系(xi)統的構成與(yu)實現
1、硬件(jian)系統
系統由三部(bu)分(fen)構成：現(xian)(xian)場計(ji)量與控制級(ji)、現(xian)(xian)場數據(ju)采集級(ji)、遠程數據(ju)監控與管理級(ji)
構成。
現場(chang)計量(liang)與控制級主要是指計量(liang)設備電子皮帶秤、控制料(liao)倉翻板(ban)開口方(fang)向(xiang)或(huo)給料(liao)皮
帶啟停的(de)PLC、監控攝像頭。電子皮(pi)帶秤(cheng)一般由秤(cheng)體(ti)（秤(cheng)架、稱重托輥、輸送(song)皮(pi)帶）、
稱重(zhong)傳感(gan)器(qi)、速度傳感(gan)器(qi)、電機、稱重(zhong)控制(zhi)儀(yi)表等(deng)組成(cheng)。被稱物(wu)料分別通(tong)過皮帶秤進行
稱重(zhong)，稱重(zhong)傳感器將(jiang)物(wu)料的(de)重(zhong)量(liang)轉換成電(dian)信(xin)號傳送給稱重(zhong)控制(zhi)顯示器進行放大、濾波、
A/D轉換和(he)微處理器(qi)進行數(shu)據(ju)處理，一方面通過儀表顯示(shi)(shi)器(qi)顯示(shi)(shi)，另一方面由4-20mA模擬信號（實施(shi)前(qian)數據采集方式）或RS485/RS232接(jie)口通過現場總(zong)線輸出。上述PLC的作(zuo)用是(shi)控制計量皮(pi)帶(dai)(dai)秤(cheng)稱(cheng)(cheng)量物料的種(zhong)類：例(li)如位(wei)于料倉下的翻板開(kai)口方向會使(shi)不(bu)同(tong)(tong)(tong)的物料從(cong)料倉上漏下，使(shi)得(de)皮(pi)帶(dai)(dai)秤(cheng)稱(cheng)(cheng)量物料不(bu)同(tong)(tong)(tong)；同(tong)(tong)(tong)樣(yang)不(bu)同(tong)(tong)(tong)的給料皮(pi)帶(dai)(dai)運轉也會使(shi)得(de)皮(pi)帶(dai)(dai)秤(cheng)稱(cheng)(cheng)量物料不(bu)同(tong)(tong)(tong)。
現場數據采(cai)集級(ji)包(bao)括串口服務器(qi)、無線(xian)傳輸模塊、I/O采集模塊、視頻服務器等(deng)。
串口服務器可以(yi)將稱重(zhong)儀表(biao)輸出的RS485/RS232信號(hao)(hao)轉換成以太(tai)網信號(hao)(hao)，使得(de)儀表的(de)數(shu)(shu)據(ju)可以利用企業的(de)內網，傳(chuan)(chuan)輸(shu)的(de)距(ju)離(li)不受限制(zhi)、傳(chuan)(chuan)輸(shu)的(de)質量大(da)(da)大(da)(da)提高。無線傳(chuan)(chuan)輸(shu)模塊(kuai)是(shi)在(zai)稱重儀表不具備接(jie)入(ru)以太(tai)網的(de)情況下（布(bu)線成本高或難度大(da)(da)）進行遠距(ju)離(li)數(shu)(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)的(de)另一種(zhong)手(shou)段，它(ta)的(de)優點是(shi)節約了布(bu)線施工費用，缺點是(shi)信號(hao)(hao)傳(chuan)(chuan)輸(shu)質量較有線差，但作為(wei)普通業務數(shu)(shu)據(ju)傳(chuan)(chuan)輸(shu)而且通訊軟(ruan)件(jian)已有較強的(de)數(shu)(shu)據(ju)校驗功能，該(gai)缺點完全可忽略。I/O采集模塊(kuai)可以(yi)將PLC開關(guan)量(liang)輸出的節點(dian)信號通過網絡進(jin)行傳(chuan)(chuan)輸，目(mu)的是(shi)了解何時(shi)料倉的翻板或給料皮帶(dai)發生的變化，進(jin)而確定皮帶(dai)秤(cheng)的計量(liang)物料品種。視(shi)頻服務器的作用是(shi)將現場皮帶(dai)的運行狀況(kuang)以畫面的形式傳(chuan)(chuan)回遠程集中監控室，便于計量(liang)員了解皮帶(dai)的實際(ji)運行狀況(kuang)。
遠程數(shu)(shu)據(ju)管(guan)理級包括計(ji)(ji)量(liang)數(shu)(shu)據(ju)集中監(jian)(jian)控終端(duan)、視(shi)(shi)頻(pin)集中監(jian)(jian)控終端(duan)。在計(ji)(ji)量(liang)監(jian)(jian)控終端(duan)上(shang)，全公(gong)司(si)皮(pi)帶(dai)(dai)秤(cheng)運行(xing)過程中的(de)(de)實(shi)時量(liang)（皮(pi)帶(dai)(dai)速度(du)、物料流(liu)量(liang)）和(he)累積量(liang)均可以看(kan)到(dao)；在視(shi)(shi)頻(pin)監(jian)(jian)控終端(duan)上(shang)，可以看(kan)到(dao)所有(you)皮(pi)帶(dai)(dai)秤(cheng)的(de)(de)實(shi)際運行(xing)及帶(dai)(dai)料畫(hua)(hua)面(mian)(mian)。通過以上(shang)兩個終端(duan)數(shu)(shu)據(ju)及畫(hua)(hua)面(mian)(mian)對比，容易發(fa)(fa)現(xian)皮(pi)帶(dai)(dai)秤(cheng)的(de)(de)一些(xie)故障。如秤(cheng)體的(de)(de)某(mou)個傳感器損壞，視(shi)(shi)頻(pin)畫(hua)(hua)面(mian)(mian)就(jiu)與流(liu)量(liang)數(shu)(shu)字(zi)顯示明(ming)顯不符，故障能被及時發(fa)(fa)現(xian)，減(jian)少了錯(cuo)誤(wu)計(ji)(ji)量(liang)數(shu)(shu)據(ju)。
2、軟件系統(tong)
軟(ruan)件(jian)系統(tong)包(bao)括遠程(cheng)數(shu)據采集、遠程(cheng)控制軟(ruan)件(jian)、數(shu)據管理與信息化接口軟(ruan)件(jian)。軟(ruan)件(jian)在WindowsXP環境下(xia)，用(yong)VisualStudio6.0開發(fa)，采用ACCESS數據(ju)庫。
遠程數據采(cai)集(ji)軟件實現對現場(chang)10余臺(tai)儀表(biao)數據、2個I/O模塊的數據采(cai)集(ji)。
開發與儀表通訊軟件時使用了MSComm控件(jian)，它是Windows下(xia)進行(xing)串(chuan)行(xing)通信編程的(de)控件，可為應用(yong)(yong)程序提供通過串(chuan)行(xing)接(jie)口收發數據的(de)簡便方(fang)法，節(jie)省編程時間。通訊方(fang)法采用(yong)(yong)事件驅動通信方(fang)式(shi)：當在CD（Carrier Detect載波監聽）線或RTS（Request To Send）線上有(you)字(zi)符到達或發生了改變(bian)，使用MSComm控件的OnComm事件捕獲和處理(li)這(zhe)些通(tong)信事件，同時(shi)OnComm也(ye)可(ke)以(yi)捕獲和處(chu)理通信(xin)中(zhong)的錯誤(wu)。這種方式較普通的輪(lun)詢方式大大提(ti)高了通訊(xun)效率(lv)。I/O模塊通訊（ADAM6060）軟(ruan)件編程可直接調(diao)用(yong)該模塊提(ti)供(gong)的二次開(kai)(kai)發函(han)數，它(ta)已將較復雜的后臺通訊部分封裝，開(kai)(kai)發人員直接調(diao)用(yong)即(ji)可。
以XR2001儀(yi)表(biao)(biao)通信(xin)為例，實現與(yu)儀(yi)表(biao)(biao)通信(xin)，主機需向(xiang)儀(yi)表(biao)(biao)分兩步發送(song)控制命令字。
然后通過上述的OnComm通信(xin)中(zhong)斷處理儀表響(xiang)應數據。步(bu)驟
（1）先把通信協(xie)議設(she)置為：Baud_Rate，m,8,1
通過串口(kou)發送 Address -> 儀表延時(0.01s)
（2）接著把通(tong)信協議設(she)置為：Baud_Rate，S,8,1
通(tong)過串(chuan)口發送以下數據到儀表：
CommandCode FunCode Data0 Data1 Data2 Data3 Crc_Code ->儀表
其中(zhong)：
Baud_Rate為(wei)通信(xin)波(bo)特率；Address為(wei)通(tong)信地址。
CommandCode 為(wei)指令代碼：
01H - 寫指(zhi)令 向儀表寫(xie)入數據
02H - 讀指令 讀取儀表數據(ju)
03H - 儀表鍵盤命(ming)令，等同儀表鍵盤操(cao)作（控(kong)制指令）
遠(yuan)程控(kong)制軟件(jian)實(shi)現(xian)(xian)了(le)對現(xian)(xian)場(chang)儀(yi)表(biao)控(kong)制，在(zai)遠(yuan)程計量(liang)室就可(ke)對遠(yuan)距離的(de)(de)儀(yi)表(biao)實(shi)現(xian)(xian)校(xiao)皮、清零(ling)、實(shi)物校(xiao)準(zhun)等操作。這部(bu)分軟件(jian)實(shi)施的(de)(de)前提(ti)是(shi)儀(yi)表(biao)具備通(tong)(tong)過(guo)通(tong)(tong)訊(xun)口的(de)(de)讀寫(xie)來控(kong)制儀(yi)表(biao)的(de)(de)指令，要求軟件(jian)開發(fa)者對儀(yi)表(biao)通(tong)(tong)訊(xun)協議充(chong)分掌握，實(shi)現(xian)(xian)方法與上述(shu)類似(si)，只是(shi)通(tong)(tong)訊(xun)指令進行了(le)擴展(zhan)。
遠(yuan)程(cheng)控制畫面(mian)
數(shu)據(ju)(ju)管(guan)(guan)理與(yu)(yu)信(xin)息化接(jie)口軟件實現(xian)對(dui)計量(liang)(liang)數(shu)據(ju)(ju)的管(guan)(guan)理與(yu)(yu)計質量(liang)(liang)接(jie)口功能。數(shu)據(ju)(ju)管(guan)(guan)理的主要功能。與(yu)(yu)計質量(liang)(liang)接(jie)口采用建立中間表，共享數(shu)據(ju)(ju)方式。在(zai)計量(liang)(liang)數(shu)據(ju)(ju)采集時，會將整點(dian)的數(shu)據(ju)(ju)存入該接(jie)口表，作為計質量(liang)(liang)上傳的數(shu)據(ju)(ju)來(lai)源。
數據管理與信息化接(jie)口軟件
軟件的(de)特(te)點及功能：1、儀表(biao)數據以數字（RS485數字總線）方式采(cai)集，該方式較原有模擬量(liang)采(cai)集方式數據準確，但每種稱重儀表通訊通信協(xie)議都(dou)不同，不能(neng)采(cai)用模擬量(liang)方式的組態軟件，編程難度大；2、采(cai)用虛擬串(chuan)口(kou)(kou)技術實(shi)現了對原有儀表串(chuan)口(kou)(kou)通訊(xun)軟件的最大復用；3、現(xian)場I/O信號(hao)和(he)稱(cheng)重計量數(shu)據采(cai)集(ji)無縫(feng)結合，實(shi)現了(le)對一條皮帶計量多種物料的自(zi)動、準(zhun)確；4、在計算機(ji)上模擬儀表面(mian)板操作(zuo)，通過計算機(ji)上的操作(zuo)面(mian)板對(dui)儀表進行(xing)遠(yuan)程監控如同(tong)在現場操作(zuo)儀表一樣，在計算機(ji)上即可完成(cheng)調零、標定等工作(zuo)，整個程序(xu)運行(xing)卻不受任何(he)影響。
采用數字方式（RS485）傳輸代替模擬方式傳輸（4-20mA）提高了計(ji)量數(shu)據的(de)準確(que)性。從信(xin)號(hao)(hao)傳輸(shu)層面考(kao)慮（不考(kao)慮儀表(biao)(biao)之前）：前者由(you)(you)傳感器來(lai)的(de)信(xin)號(hao)(hao)進入(ru)儀表(biao)(biao)，處(chu)理(li)后以(yi)(yi)數(shu)字信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出，誤(wu)差僅來(lai)自皮帶(dai)秤儀表(biao)(biao)；后者由(you)(you)傳感器來(lai)的(de)信(xin)號(hao)(hao)進入(ru)儀表(biao)(biao)，處(chu)理(li)后以(yi)(yi)模擬(ni)信(xin)號(hao)(hao)輸(shu)出，再傳到采(cai)(cai)(cai)集運算裝置，誤(wu)差來(lai)自皮帶(dai)秤儀表(biao)(biao)、采(cai)(cai)(cai)集裝置。在采(cai)(cai)(cai)用數(shu)字方(fang)式(shi)傳輸(shu)后，計(ji)量采(cai)(cai)(cai)集數(shu)字可以(yi)(yi)100%和計(ji)量儀表一致(zhi)，而后者采(cai)集準確性和實際應用環境，如(ru)采(cai)集裝置的精度、線(xian)路(lu)有(you)關(guan)（對(dui)某鋼鐵公司焦化皮(pi)帶秤(cheng)計(ji)量儀表半個(ge)月(yue)的跟(gen)蹤，每(mei)天4-20mA得到的累計量和儀表相差在3%左(zuo)右）。
在項(xiang)目實施中，部分采集傳輸(shu)存在施工困難、費用高(gao)等(deng)問(wen)題，因此采用了數字無(wu)(wu)線(xian)傳輸(shu)。無(wu)(wu)線(xian)傳輸(shu)的最大(da)缺點是信號易受干擾，通訊過程中時(shi)常有短(duan)暫的失(shi)敗(bai)。系(xi)統從以下兩個方面(mian)解決：1、大(da)部(bu)分皮帶秤計量儀(yi)表(biao)在設計其數(shu)字通(tong)(tong)訊協議時，已考慮了嚴格的(de)數(shu)據校(xiao)驗方法，通(tong)(tong)訊軟件編程時，按照通(tong)(tong)訊協議開(kai)發(fa)，就(jiu)可避免因無線(xian)干擾收到錯(cuo)誤數(shu)據；針對(dui)通(tong)(tong)訊過程中短暫的(de)失敗，整點采(cai)集(ji)數(shu)據時采(cai)用有效時間(jian)段內采(cai)集(ji)（0到5分鐘），大大提高了數據采集(ji)成功的機(ji)率。
四、結束(shu)語
建(jian)設(she)遠程(cheng)集(ji)中(zhong)計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)監控系統，是現(xian)代(dai)大中(zhong)型鋼鐵企業實施(shi)信息化工程(cheng)的需要。它可以改(gai)進現(xian)有(you)計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)管(guan)理(li)流(liu)程(cheng)和(he)(he)提(ti)(ti)高(gao)計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)管(guan)理(li)水(shui)平，完善(shan)計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)管(guan)理(li)管(guan)理(li)體(ti)制，提(ti)(ti)高(gao)計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)效率，縮短計(ji)(ji)(ji)量(liang)(liang)時(shi)間，提(ti)(ti)高(gao)客戶滿意度和(he)(he)廠內物流(liu)效率，對(dui)提(ti)(ti)高(gao)公司的市(shi)場競爭力具有(you)重要意義。
