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喻維綱,周宗元

2  總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的控制網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分三層配置，整個(gè)系統(tǒng)從下至上由數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，監(jiān)控子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)四部分組成。數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集記錄，并通過網(wǎng)絡(luò)向管理機(jī)發(fā)布。監(jiān)控子系統(tǒng)負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的收集、管理，并向公司Intranet發(fā)布。網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的傳輸，將3個(gè)子系統(tǒng)可靠地連接起來。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1  系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)框圖

3  配置與組成

圖2  數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)配置框圖

3.1  數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的配置與組成
數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，每座高爐槽下稱量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用相同配置：由一臺IPC工控機(jī)、26臺XK315B稱重儀表、稱量斗料門控制信號PLC輸出模塊、摩沙320CT多串口模塊（32通道）組成，其中IPC工控機(jī)中插有研華PCL818L、PLC-733接口卡，子系統(tǒng)配置框圖如圖2所示，工控機(jī)安裝在各高爐高控室。
3.2  監(jiān)控子系統(tǒng)的配置與組成
監(jiān)控子系統(tǒng)由一臺研華工控機(jī)、打印機(jī)、UPS及網(wǎng)卡組成，安裝在計(jì)量站，完成數(shù)據(jù)的接收整理、匹配與入庫工作。這臺工控機(jī)配置兩塊網(wǎng)卡，1塊用于接收3座高爐數(shù)據(jù)采集工控機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)，另1塊用于對外的數(shù)據(jù)共享與發(fā)布，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)與外部管理網(wǎng)段分開，與公司Intranet通訊通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行，以保證計(jì)量數(shù)據(jù)的安全。
3.3  網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置與組成
網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的配置以危險(xiǎn)分散，確保安全可靠為原則。結(jié)合軟件編程，各高爐自成體系互不依賴，即使網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，各數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)仍可獨(dú)立工作。高爐與高爐之間、高爐與管理服務(wù)器之間采用高可靠，易于擴(kuò)展的星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；為提高網(wǎng)絡(luò)速度和抗干擾性，傳輸介質(zhì)采用4芯多模光纖，兩芯使用，兩芯備用，交換設(shè)備采用Dlink10M/100M自適應(yīng)交換機(jī)，采用廣泛使用的TCP/IP通訊協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)速度達(dá)100M。
4  系統(tǒng)功能及軟件設(shè)計(jì)
4.1  數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)的功能及軟件設(shè)計(jì)
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集記錄，并通過網(wǎng)絡(luò)向管理機(jī)發(fā)布。該站點(diǎn)在軟件系統(tǒng)中被定義為IO服務(wù)器，安裝在各高爐的主控室內(nèi)，不與外界聯(lián)系可獨(dú)立運(yùn)行。按照需要設(shè)置了54個(gè)通道（26個(gè)料斗重量信號、料門開關(guān)信號及2臺中子測水儀模擬信號），輸入數(shù)值存放在I/O設(shè)備的寄存器中，每臺設(shè)備都有一個(gè)唯一的地址，寄存器通過其地址進(jìn)行引用。其中，26臺儀表通過多串口模塊與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；26個(gè)開關(guān)量信號通過PCL-733采集卡與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；2臺中子測水儀信號通過PCL-818L采集卡與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊；軟件采用輪詢方式，通過這些通道讀寫I/O設(shè)備的寄存器，實(shí)現(xiàn)一臺PC與多臺現(xiàn)場設(shè)備的通訊，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，采集到的數(shù)據(jù)用于進(jìn)一步的監(jiān)控及軟件編程。在管理機(jī)上可以直接引用IO服務(wù)器的變量名用于系統(tǒng)控制、操作顯示、趨勢分析、數(shù)據(jù)記錄和報(bào)警顯示。數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)流程如圖3所示。
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件界面由以下部分組成：
①  運(yùn)行狀態(tài)（主顯示界面） 顯示26臺稱重儀表實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，各料門開關(guān)狀態(tài)及各儀表與計(jì)算機(jī)通訊狀態(tài)；顯示26臺稱重儀表、2臺中子測水儀的實(shí)時(shí)料位棒形圖；顯示當(dāng)日實(shí)時(shí)上料批次及累計(jì)重量。
②  實(shí)時(shí)曲線 顯示高爐各稱重儀表及中子測水儀的實(shí)時(shí)曲線及實(shí)時(shí)重量。
③  報(bào)表查詢 可分頁顯示燒結(jié)焦碳焦丁累計(jì)重量、累計(jì)批次及上料明細(xì)，顯示各種雜礦批次及累計(jì)重量、上料時(shí)間等。

圖3  數(shù)據(jù)采集軟件設(shè)計(jì)流程圖

當(dāng)料門開關(guān)變化，重量變化時(shí)，計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序可以根據(jù)當(dāng)時(shí)料門的工作狀態(tài)，自動將裝料數(shù)據(jù)及物料名稱記錄下來，并根據(jù)礦的品種加以分類累計(jì)以及儲存有關(guān)重量、裝料批次等數(shù)據(jù)。各個(gè)高爐的數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，通過本機(jī)的ACCESS數(shù)據(jù)庫，將各次上料的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。并且在每天的零點(diǎn)，計(jì)算機(jī)自動將記錄的明細(xì)表匯總保存下來，并可在管理機(jī)上查詢、打印，有效地保證數(shù)據(jù)的正確性以及可追溯性，同時(shí)，也可以利用這些記錄產(chǎn)生各類報(bào)表。
4.2  管理系統(tǒng)的功能及軟件設(shè)計(jì)
管理系統(tǒng)作為3座高爐數(shù)據(jù)采集站的登錄服務(wù)器，運(yùn)用“組態(tài)王6.0”進(jìn)行編程組態(tài)，通過管理機(jī)（Intranet上的任一臺具有授權(quán)的計(jì)算機(jī)），可實(shí)時(shí)監(jiān)視各高爐運(yùn)行情況，查詢其歷史曲線，上料報(bào)表及上料明細(xì)；對各種礦料作出日報(bào)、月報(bào)、年報(bào)；可按需打印各種報(bào)表；并實(shí)現(xiàn)與公司Intranet的數(shù)據(jù)交換。
管理系統(tǒng)由運(yùn)行狀態(tài)、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、報(bào)表顯示、報(bào)表查詢、系統(tǒng)登錄、登錄退出及退出系統(tǒng)幾部分組成。
程序采用SQL結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫語言編程對ERP主數(shù)據(jù)庫ORACLE數(shù)據(jù)庫登錄數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表的自動上報(bào)，數(shù)據(jù)每小時(shí)自動上傳一次。
為了數(shù)據(jù)傳送準(zhǔn)確可靠，在計(jì)量站的本地管理計(jì)算機(jī)上除向主機(jī)傳送各高爐數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的數(shù)據(jù)外，還運(yùn)用了ACCESS數(shù)據(jù)庫同時(shí)接收各高爐數(shù)據(jù)采集服務(wù)器發(fā)送的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄表的內(nèi)容與發(fā)給ORACLE數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容一致，每次上傳ERP數(shù)據(jù)的時(shí)候，還在本地的數(shù)據(jù)庫內(nèi)存儲一次，以免因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)不通而使數(shù)據(jù)不能保留。與ORACLE數(shù)據(jù)庫的記錄表不同的是在本地記錄表內(nèi)還有個(gè)標(biāo)志字段，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)通暢，數(shù)據(jù)成功上傳后，標(biāo)志為0。在發(fā)送數(shù)據(jù)到ERP時(shí)，網(wǎng)絡(luò)不通或中斷，則在本地保存數(shù)據(jù)，并且，標(biāo)志為1，網(wǎng)絡(luò)通暢后，自動補(bǔ)發(fā)未發(fā)的數(shù)據(jù)。另外，本地ACCESS數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容經(jīng)授權(quán)，可以很方便地用OFFICE2000自帶的EXCEL或者ACCESS軟件來查詢。
5  結(jié)語
系統(tǒng)自2002年3月投入運(yùn)行，經(jīng)與手工統(tǒng)計(jì)并列運(yùn)行3個(gè)月，沒有出現(xiàn)任何差錯(cuò)。2002年6月停止手工報(bào)表統(tǒng)計(jì)，所有計(jì)量數(shù)據(jù)都在網(wǎng)絡(luò)上傳送，計(jì)量數(shù)據(jù)的及時(shí)率和準(zhǔn)確率大大提高，同時(shí)對計(jì)量設(shè)備的運(yùn)行提供了及時(shí)有效的監(jiān)控手段，對高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)提供了保障，完全滿足了設(shè)計(jì)要求，具有較好的推廣價(jià)值。