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喻維綱,周宗元

2  總體結構
系統的控制網絡結構，分三層配置，整個系統從下至上由數據采集子系統，監控子系統、數據管理子系統和網絡子系統四部分組成。數據采集子系統負責現場數據的采集記錄，并通過網絡向管理機發布。監控子系統負責對現場設備運行狀態進行監控，數據管理子系統負責數據的收集、管理，并向公司Intranet發布。網絡子系統負責數據的傳輸，將3個子系統可靠地連接起來。系統總體結構框圖如圖1所示。

圖1  系統總體結構框圖

3  配置與組成

圖2  數據采集子系統配置框圖

3.1  數據采集子系統的配置與組成
數據采集子系統采用現場總線結構，每座高爐槽下稱量數據采集系統使用相同配置：由一臺IPC工控機、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工控機中插有研華PCL818L、PLC-733接口卡，子系統配置框圖如圖2所示，工控機安裝在各高爐高控室。
3.2  監控子系統的配置與組成
監控子系統由一臺研華工控機、打印機、UPS及網卡組成，安裝在計量站，完成數據的接收整理、匹配與入庫工作。這臺工控機配置兩塊網卡，1塊用于接收3座高爐數據采集工控機發來的數據，另1塊用于對外的數據共享與發布，使數據采集系統的網絡與外部管理網段分開，與公司Intranet通訊通過網關進行，以保證計量數據的安全。
3.3  網絡系統的配置與組成
網絡系統的配置以危險分散，確保安全可靠為原則。結合軟件編程，各高爐自成體系互不依賴，即使網絡出現故障時，各數據采集系統仍可獨立工作。高爐與高爐之間、高爐與管理服務器之間采用高可靠，易于擴展的星形網絡拓撲結構；為提高網絡速度和抗干擾性，傳輸介質采用4芯多模光纖，兩芯使用，兩芯備用，交換設備采用Dlink10M/100M自適應交換機，采用廣泛使用的TCP/IP通訊協議，網絡速度達100M。
4  系統功能及軟件設計
4.1  數據采集子系統的功能及軟件設計
數據采集系統負責進行數據采集記錄，并通過網絡向管理機發布。該站點在軟件系統中被定義為IO服務器，安裝在各高爐的主控室內，不與外界聯系可獨立運行。按照需要設置了54個通道（26個料斗重量信號、料門開關信號及2臺中子測水儀模擬信號），輸入數值存放在I/O設備的寄存器中，每臺設備都有一個唯一的地址，寄存器通過其地址進行引用。其中，26臺儀表通過多串口模塊與計算機進行通訊；26個開關量信號通過PCL-733采集卡與計算機進行通訊；2臺中子測水儀信號通過PCL-818L采集卡與計算機進行通訊；軟件采用輪詢方式，通過這些通道讀寫I/O設備的寄存器，實現一臺PC與多臺現場設備的通訊，完成數據的實時采集，采集到的數據用于進一步的監控及軟件編程。在管理機上可以直接引用IO服務器的變量名用于系統控制、操作顯示、趨勢分析、數據記錄和報警顯示。數據采集軟件設計流程如圖3所示。
數據采集系統軟件界面由以下部分組成：
①  運行狀態（主顯示界面） 顯示26臺稱重儀表實時數據，各料門開關狀態及各儀表與計算機通訊狀態；顯示26臺稱重儀表、2臺中子測水儀的實時料位棒形圖；顯示當日實時上料批次及累計重量。
②  實時曲線 顯示高爐各稱重儀表及中子測水儀的實時曲線及實時重量。
③  報表查詢 可分頁顯示燒結焦碳焦丁累計重量、累計批次及上料明細，顯示各種雜礦批次及累計重量、上料時間等。

圖3  數據采集軟件設計流程圖

當料門開關變化，重量變化時，計算機運行程序可以根據當時料門的工作狀態，自動將裝料數據及物料名稱記錄下來，并根據礦的品種加以分類累計以及儲存有關重量、裝料批次等數據。各個高爐的數據采集服務器，通過本機的ACCESS數據庫，將各次上料的實時數據進行記錄。并且在每天的零點，計算機自動將記錄的明細表匯總保存下來，并可在管理機上查詢、打印，有效地保證數據的正確性以及可追溯性，同時，也可以利用這些記錄產生各類報表。
4.2  管理系統的功能及軟件設計
管理系統作為3座高爐數據采集站的登錄服務器，運用“組態王6.0”進行編程組態，通過管理機（Intranet上的任一臺具有授權的計算機），可實時監視各高爐運行情況，查詢其歷史曲線，上料報表及上料明細；對各種礦料作出日報、月報、年報；可按需打印各種報表；并實現與公司Intranet的數據交換。
管理系統由運行狀態、實時曲線、歷史曲線、報表顯示、報表查詢、系統登錄、登錄退出及退出系統幾部分組成。
程序采用SQL結構數據庫語言編程對ERP主數據庫ORACLE數據庫登錄數據，實現統計報表的自動上報，數據每小時自動上傳一次。
為了數據傳送準確可靠，在計量站的本地管理計算機上除向主機傳送各高爐數據采集服務器的數據外，還運用了ACCESS數據庫同時接收各高爐數據采集服務器發送的數據。數據記錄表的內容與發給ORACLE數據庫的內容一致，每次上傳ERP數據的時候，還在本地的數據庫內存儲一次，以免因為網絡不通而使數據不能保留。與ORACLE數據庫的記錄表不同的是在本地記錄表內還有個標志字段，當網絡通暢，數據成功上傳后，標志為0。在發送數據到ERP時，網絡不通或中斷，則在本地保存數據，并且，標志為1，網絡通暢后，自動補發未發的數據。另外，本地ACCESS數據庫的內容經授權，可以很方便地用OFFICE2000自帶的EXCEL或者ACCESS軟件來查詢。
5  結語
系統自2002年3月投入運行，經與手工統計并列運行3個月，沒有出現任何差錯。2002年6月停止手工報表統計，所有計量數據都在網絡上傳送，計量數據的及時率和準確率大大提高，同時對計量設備的運行提供了及時有效的監控手段，對高爐的穩產、高產提供了保障，完全滿足了設計要求，具有較好的推廣價值。