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遠程集中皮帶秤計量與監(jiān)控系統(tǒng)

上海香川電子衡器有限公司

一、引言

電子皮帶秤是一種無需對質(zhì)量細分或者中斷輸送帶，就可以對輸送帶上的散裝物料

進行連續(xù)稱量的自動衡器，在礦山、港口、冶金等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。 某鋼廠作為一

個年產(chǎn)近千萬噸鋼的特大型鋼鐵企業(yè)，其廠際大宗原、燃料（鐵精礦粉、焦炭、燒結(jié)礦、

冶金石灰）就是通過十余個皮帶秤計量的，每年通過皮帶秤運輸并計量的物資近2千萬

噸，這些皮帶秤分布在十里鋼城內(nèi)的8個地點。原先，計量工作依靠計量員在磅方現(xiàn)場

計量和監(jiān)控或詢問生產(chǎn)廠現(xiàn)場人員（在計量人員看不到計量儀表或計量多種物料），每

個計量點都需要二十四小時駐扎人員值班。計量點不僅分散、環(huán)境差、計量過程中人為

因素多，這些使得計量管理和監(jiān)督困難、計量過程中容易產(chǎn)生誤差或失誤，造成生產(chǎn)廠

對皮帶秤計量結(jié)算數(shù)據(jù)準確性異議較多。該問題的存在一直困擾著計量管理部門。

本文介紹的皮帶秤遠程集中計量與監(jiān)控系統(tǒng)，采用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動化技術(shù)、視頻監(jiān)控技術(shù)實現(xiàn)對企業(yè)內(nèi)所有的計量結(jié)算皮帶秤進行遠程集中計量和監(jiān)控，提高了計量管理水平和監(jiān)督效率、堵塞計量漏洞，從而促進計量數(shù)據(jù)準確性的提升，較好的解決了上述的難題。

二、系統(tǒng)運行效果

該系統(tǒng)在某鋼鐵企業(yè)2009年投入使用以來，運行穩(wěn)定，計量數(shù)據(jù)準確，監(jiān)控視頻

清晰，提高了工作質(zhì)量和效率，主要效果如下：

（1）從分散計量到集中計量，僅計量工作就節(jié)約人力成本80%（原先十臺皮帶秤需要16名專職計量員，現(xiàn)在只需要4名，而且還兼職其它秤），同時計量管理、監(jiān)督水平得到了顯著提高；

（2）計量數(shù)據(jù)實現(xiàn)了全數(shù)字化自動采集、傳輸，消除了人工報數(shù)及模擬數(shù)據(jù)傳輸準確度較低的弊病，計量異議大幅度下降，用戶滿意度提高；

（3）維護人員同樣可在一臺微機界面上就可做到對全部10臺計量計算皮帶秤運行狀況的實時監(jiān)控，提高了維護效率、減少了設(shè)備帶故障時間；

（4）擁有對秤體運行故障報警及錯誤自動記錄及回溯功能，方便計量出現(xiàn)異議時問題的查找；

（5）為ERP和其它系統(tǒng)提供更快、更準確的數(shù)據(jù)及自動接口。

三、遠程計量、監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)成與實現(xiàn)

1、硬件系統(tǒng)

系統(tǒng)由三部分構(gòu)成：現(xiàn)場計量與控制級、現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集級、遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控與管理級

構(gòu)成。

現(xiàn)場計量與控制級主要是指計量設(shè)備電子皮帶秤、控制料倉翻板開口方向或給料皮

帶啟停的PLC、監(jiān)控攝像頭。電子皮帶秤一般由秤體（秤架、稱重托輥、輸送皮帶）、

稱重傳感器、速度傳感器、電機、稱重控制儀表等組成。被稱物料分別通過皮帶秤進行

稱重，稱重傳感器將物料的重量轉(zhuǎn)換成電信號傳送給稱重控制顯示器進行放大、濾波、

A/D轉(zhuǎn)換和微處理器進行數(shù)據(jù)處理，一方面通過儀表顯示器顯示，另一方面由4-20mA模擬信號（實施前數(shù)據(jù)采集方式）或RS485/RS232接口通過現(xiàn)場總線輸出。上述PLC的作用是控制計量皮帶秤稱量物料的種類：例如位于料倉下的翻板開口方向會使不同的物料從料倉上漏下，使得皮帶秤稱量物料不同；同樣不同的給料皮帶運轉(zhuǎn)也會使得皮帶秤稱量物料不同。

現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集級包括串口服務(wù)器、無線傳輸模塊、I/O采集模塊、視頻服務(wù)器等。

串口服務(wù)器可以將稱重儀表輸出的RS485/RS232信號轉(zhuǎn)換成以太網(wǎng)信號，使得儀表的數(shù)據(jù)可以利用企業(yè)的內(nèi)網(wǎng)，傳輸?shù)木嚯x不受限制、傳輸?shù)馁|(zhì)量大大提高。無線傳輸模塊是在稱重儀表不具備接入以太網(wǎng)的情況下（布線成本高或難度大）進行遠距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧硪环N手段，它的優(yōu)點是節(jié)約了布線施工費用，缺點是信號傳輸質(zhì)量較有線差，但作為普通業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸而且通訊軟件已有較強的數(shù)據(jù)校驗功能，該缺點完全可忽略。I/O采集模塊可以將PLC開關(guān)量輸出的節(jié)點信號通過網(wǎng)絡(luò)進行傳輸，目的是了解何時料倉的翻板或給料皮帶發(fā)生的變化，進而確定皮帶秤的計量物料品種。視頻服務(wù)器的作用是將現(xiàn)場皮帶的運行狀況以畫面的形式傳回遠程集中監(jiān)控室，便于計量員了解皮帶的實際運行狀況。

遠程數(shù)據(jù)管理級包括計量數(shù)據(jù)集中監(jiān)控終端、視頻集中監(jiān)控終端。在計量監(jiān)控終端上，全公司皮帶秤運行過程中的實時量（皮帶速度、物料流量）和累積量均可以看到；在視頻監(jiān)控終端上，可以看到所有皮帶秤的實際運行及帶料畫面。通過以上兩個終端數(shù)據(jù)及畫面對比，容易發(fā)現(xiàn)皮帶秤的一些故障。如秤體的某個傳感器損壞，視頻畫面就與流量數(shù)字顯示明顯不符，故障能被及時發(fā)現(xiàn)，減少了錯誤計量數(shù)據(jù)。

2、軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)包括遠程數(shù)據(jù)采集、遠程控制軟件、數(shù)據(jù)管理與信息化接口軟件。軟件在WindowsXP環(huán)境下，用VisualStudio6.0開發(fā)，采用ACCESS數(shù)據(jù)庫。

遠程數(shù)據(jù)采集軟件實現(xiàn)對現(xiàn)場10余臺儀表數(shù)據(jù)、2個I/O模塊的數(shù)據(jù)采集。

開發(fā)與儀表通訊軟件時使用了MSComm控件，它是Windows下進行串行通信編程的控件，可為應(yīng)用程序提供通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法，節(jié)省編程時間。通訊方法采用事件驅(qū)動通信方式：當在CD（Carrier Detect載波監(jiān)聽）線或RTS（Request To Send）線上有字符到達或發(fā)生了改變，使用MSComm控件的OnComm事件捕獲和處理這些通信事件，同時OnComm也可以捕獲和處理通信中的錯誤。這種方式較普通的輪詢方式大大提高了通訊效率。I/O模塊通訊（ADAM6060）軟件編程可直接調(diào)用該模塊提供的二次開發(fā)函數(shù)，它已將較復雜的后臺通訊部分封裝，開發(fā)人員直接調(diào)用即可。

以XR2001儀表通信為例，實現(xiàn)與儀表通信，主機需向儀表分兩步發(fā)送控制命令字。

然后通過上述的OnComm通信中斷處理儀表響應(yīng)數(shù)據(jù)。步驟

（1）先把通信協(xié)議設(shè)置為：Baud_Rate，m,8,1

 通過串口發(fā)送 Address -> 儀表延時(0.01s)

（2）接著把通信協(xié)議設(shè)置為：Baud_Rate，S,8,1

 通過串口發(fā)送以下數(shù)據(jù)到儀表：

 CommandCode FunCode Data0 Data1 Data2 Data3 Crc_Code ->儀表

其中：

Baud_Rate為通信波特率；Address為通信地址。

CommandCode 為指令代碼：

01H - 寫指令 向儀表寫入數(shù)據(jù)

02H - 讀指令 讀取儀表數(shù)據(jù)

03H - 儀表鍵盤命令，等同儀表鍵盤操作（控制指令）

遠程控制軟件實現(xiàn)了對現(xiàn)場儀表控制，在遠程計量室就可對遠距離的儀表實現(xiàn)校皮、清零、實物校準等操作。這部分軟件實施的前提是儀表具備通過通訊口的讀寫來控制儀表的指令，要求軟件開發(fā)者對儀表通訊協(xié)議充分掌握，實現(xiàn)方法與上述類似，只是通訊指令進行了擴展。

遠程控制畫面

數(shù)據(jù)管理與信息化接口軟件實現(xiàn)對計量數(shù)據(jù)的管理與計質(zhì)量接口功能。數(shù)據(jù)管理的主要功能。與計質(zhì)量接口采用建立中間表，共享數(shù)據(jù)方式。在計量數(shù)據(jù)采集時，會將整點的數(shù)據(jù)存入該接口表，作為計質(zhì)量上傳的數(shù)據(jù)來源。

數(shù)據(jù)管理與信息化接口軟件

軟件的特點及功能：1、儀表數(shù)據(jù)以數(shù)字（RS485數(shù)字總線）方式采集，該方式較原有模擬量采集方式數(shù)據(jù)準確，但每種稱重儀表通訊通信協(xié)議都不同，不能采用模擬量方式的組態(tài)軟件，編程難度大；2、采用虛擬串口技術(shù)實現(xiàn)了對原有儀表串口通訊軟件的最大復用；3、現(xiàn)場I/O信號和稱重計量數(shù)據(jù)采集無縫結(jié)合，實現(xiàn)了對一條皮帶計量多種物料的自動、準確；4、在計算機上模擬儀表面板操作，通過計算機上的操作面板對儀表進行遠程監(jiān)控如同在現(xiàn)場操作儀表一樣，在計算機上即可完成調(diào)零、標定等工作，整個程序運行卻不受任何影響。

采用數(shù)字方式（RS485）傳輸代替模擬方式傳輸（4-20mA）提高了計量數(shù)據(jù)的準確性。從信號傳輸層面考慮（不考慮儀表之前）：前者由傳感器來的信號進入儀表，處理后以數(shù)字信號輸出，誤差僅來自皮帶秤儀表；后者由傳感器來的信號進入儀表，處理后以模擬信號輸出，再傳到采集運算裝置，誤差來自皮帶秤儀表、采集裝置。在采用數(shù)字方式傳輸后，計量采集數(shù)字可以100%和計量儀表一致，而后者采集準確性和實際應(yīng)用環(huán)境，如采集裝置的精度、線路有關(guān)（對某鋼鐵公司焦化皮帶秤計量儀表半個月的跟蹤，每天4-20mA得到的累計量和儀表相差在3%左右）。

在項目實施中，部分采集傳輸存在施工困難、費用高等問題，因此采用了數(shù)字無線傳輸。無線傳輸?shù)淖畲笕秉c是信號易受干擾，通訊過程中時常有短暫的失敗。系統(tǒng)從以下兩個方面解決：1、大部分皮帶秤計量儀表在設(shè)計其數(shù)字通訊協(xié)議時，已考慮了嚴格的數(shù)據(jù)校驗方法，通訊軟件編程時，按照通訊協(xié)議開發(fā)，就可避免因無線干擾收到錯誤數(shù)據(jù)；針對通訊過程中短暫的失敗，整點采集數(shù)據(jù)時采用有效時間段內(nèi)采集（0到5分鐘），大大提高了數(shù)據(jù)采集成功的機率。

四、結(jié)束語

建設(shè)遠程集中計量監(jiān)控系統(tǒng)，是現(xiàn)代大中型鋼鐵企業(yè)實施信息化工程的需要。它可以改進現(xiàn)有計量管理流程和提高計量管理水平，完善計量管理管理體制，提高計量效率，縮短計量時間，提高客戶滿意度和廠內(nèi)物流效率，對提高公司的市場競爭力具有重要意義。