·高纯镁砂油窑多通道数据采集与监测系统

时间:2013-07-18 22:12 | 来源:金桥电子网 | 点击: 次 [去老版] [去论坛] [去网店]

核心提示:经过设计及现场的运行调试,该系统在高纯镁砂油窑生产的实际运行中取得了良好的效果,获得了用户的一致好评。该系统大幅度降低了现场操作人员的操作难度,减小了人工比例,延


  1.系统概述:

  在耐火材料行业中,尤其是在耐火砖生产行业中,高纯镁砂是一种非常重要的生产原料之一。高纯镁砂的质量直接影响到耐火砖的各项技术指标,因此,在耐火砖生产行业中,用于生产高纯镁砂的油窑是很常见的。在油窑的运行过程中,各类现场数据的变化对生产出的高纯镁砂的质量起着极其重要的作用。因此,对油窑的数据采集与自动监测管理也就成为了工厂自动化 (FA)的一个重要组成部分,这样不但可以起到节约能源的作用,而且还可以节省大量的人力。

  2.系统配置:

  高纯镁砂油窑多通道数据采集与监测系统的下位机数据采集功能是由ADAM数据采集模块在RS-485总线上进行通信来实现。ADAM模块是台湾研华公司生产的传感器到计算机的智能接口模块系列产品。它集仪表与计算机技术于一体,借鉴了集散控制系统的通信、管理和控制软件的优点,具有较高的性能价格比。不同功能的ADAM模块配以完成管理控制功能的上位机及通讯线,就可构成一个完整的网络系统,实现对工业生产过程的监测和控制。根据高纯镁砂油窑的现场情况,系统选用ADAM - 4000系列模块,分别为ADAM - 4017、ADAM - 4053和ADAM - 4520。

  上位机监控软件使用Intellution公司发布的新一代工业控制用组态软件FIX。它采用多线程方式编程,通过串行口与下位机的ADAM模块进行通信。在实时的数据采集过程中,外部传感器的信号变送到下位机后变为RS-232信号传入上位机,然后由PC机内FIX开发的油窑监测系统在后台进行数据的记录、分析和处理,在前台通过其友好的人机交互监控画面来动态的实时显示现场设备的工作状态和数据值。

  3.控制系统设计

  高纯镁砂油窑多通道数据采集与监测系统,是以工业PC机为主体,并和温度、压力、流量、液位传感器以及作为下位机使用的ADAM功能模块共同组成的集散测控系统,上位机的系统监控软件采用Intellution公司的FIX工控组态软件。该系统可通过对高纯镁砂油窑的各类现场数据的采集与实时在线监测,实现对现场数据的在线集中管理、提供在线的现场流程显示、产生报警信息、绘制实时曲线与历史曲线、分析油窑运行状态、打印输出报表等功能,从而为高纯镁砂的生产提供了可靠的信息与依据,同时也提高了生产的安全性、可靠性。系统结构框图如图 1所示。

  ADAM - 4000系列模块是一种内置微处理器、变送器和计算机接口的智能设备,可挂接在RS-485总线上接受由主计算机送来的ASCII格式的控制命令集。本系列模块具有信号滤波、隔离、信号放大倍数与量程的调整、A/D和D/A转换、数据比较以及数据通讯等功能,某些模块还可以提供数字信号的输入和输出功能,其信号既可以是继电器的,也可以是与TTL兼容的。ADAM - 4000系列模块在硬件上没有任何可以直接设置的开关,所有的参数设置和标定均通过软件来完成。其配置参数包括I/O地址、速度、奇偶位、上下限报警、输入范围设定等,并且可以使用ADAM模块中的EEPROM存储器来存放这些被设置的参数,这样即使在掉电情况下,也能保证这些参数依然有效。所有模块的设计工作电压标准为 24V直流电源电压,但只要供电电源保持在 10~ 30V以内,模块即可正常工作。

  ADAM - 4017模块是一个 8通道的 16位模拟输入模块,采样频率为 10Hz,所有通道的可编程输入范围均可在± 150mV、± 1V、± 5V、± 10V、± 20mA中选择。ADAM - 4017模拟量输入模块具有以下特点

  :( 1)输入信号可为毫伏级、伏级电压以及毫安级电流信号 ;

  ( 2)输入信号与模块之间采用 3000VDC的光隔离技术 ;

  ( 3)对输入信号具有滤波、16位精度的 8路A /D转换和RS-485数字通信等功能 ;

  ( 4)可提供 6路差动输入,2路单端输入。

  ADAM - 4053模块为干接触和湿接触信号提供了一个 16位的数字量输入通道,并具有看门狗定时器功能。

  ADAM - 4520模块可用来将工业PC机的RS -23 2接口标准信号转换成ADAM模块使用的RS-422或RS-485接口标准信号,实现工业PC机与ADAM模块间的长距离数据通讯。它的传输速率最高可达11 5. 2kbps,并且具有 3000VDC的隔离保护作用。

  在分布式监控系统中,RS-485标准由于其传输距离远、接点多、联线少等特点,已经成为工业应用中数据传输的首选标准。RS-485标准采用平衡式发送、差分式接收的数据收发器进行总线驱动。它是一种多发送器标准,允许一个发送器驱动多个负载设备,负载设备可以是被动发送器、接收器或收发器组合单元。由于RS-485能够在一对平衡传输线上连接 32个发送器 /接收器对,这使它在多点通信系统中得到了广泛的应用。在高纯镁砂油窑多通道数据采集与监测系统中,在实现主机与各功能模块的互连时,都要利用ADAM- 4520模块进行RS-232与RS-485信号的转换 ;在对现场仪表传输过来的 4~ 20mA和 05V的信号进行采集时,使用的是 16位精度的 8通道A/D转换模块ADAM - 4017;而ADAM - 4053模块则用来进行现场开关量和数字量的采集 ;同时,由ADAM - 4520来最后完成这些ADAM模块与主计算机间的数据通信。

  上位机软件主要实现以下功能:

  (1)数据显示 ,现场数据按照运行时事先确定的格式实时显示。

  (2)信号滤波,在数据由传感器向工业PC机传送的过程中,为了尽量减小传感器通道中信号干扰,我们采用了硬件滤波与数字滤波相结合的方式,硬件滤波由下位机的ADAM - 4017来完成,数字滤波则由FIX的防脉冲干扰滤波功能来完成对采样数值的平滑滤波。

  (3)数据分析,在油窑的实际生产过程中,油窑的烧嘴温度和进风管流量等现场数据的变化是影响产品质量至关重要的因素。为了便于对现场数据的分析和生产决策的制定,本监测系统提供了绘制实时曲线和历史趋势图的功能,如图2,3 所示:

  4.结束语

  经过设计及现场的运行调试,该系统在高纯镁砂油窑生产的实际运行中取得了良好的效果,获得了用户的一致好评。该系统大幅度降低了现场操作人员的操作难度,减小了人工比例,延长了现场设备的运行寿命,提高了高纯镁砂油窑的生产运行效率和产品质量,为安全可靠的生产提供了极其有效的保证。

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(责任编辑:JQDZW)
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