現(xiàn)場總線技術(shù)在軋鋼在線測試系統(tǒng)的應(yīng)用
1、引言
鋼材軋制前對鋼坯出爐溫度進行檢測是保證軋鋼質(zhì)量的一項重要措施。傳統(tǒng)的人工測試難以保證產(chǎn)品質(zhì)量,生產(chǎn)效率較低,實現(xiàn)軋鋼在線的溫度和支數(shù)自動測量具有重要意義。由于軋鋼線距離遠,采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可有效降低系統(tǒng)造價。
現(xiàn)場總線是一種應(yīng)用于工業(yè)控制的計算機網(wǎng)絡(luò),完備的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持7層協(xié)議,如lonworks和profibus,這種網(wǎng)絡(luò)可以通過網(wǎng)關(guān)和INTERNET/INTRANET相連,組成較大系統(tǒng)。簡化3層協(xié)議以其結(jié)構(gòu)簡單、產(chǎn)品品種全、使用方便,在小型自動化系統(tǒng)中仍被廣泛應(yīng)用,如CAN,RS-485等網(wǎng)絡(luò)。本系統(tǒng)采用RS-485標(biāo)準(zhǔn)總線技術(shù),集數(shù)據(jù)的采集、處理及網(wǎng)絡(luò)通訊為一體,實現(xiàn)了鋼坯出爐的溫度采集和實時監(jiān)測。利用兩個輻射測溫儀判斷鋼坯行走方向,并實現(xiàn)鋼坯支數(shù)計數(shù)。
2、系統(tǒng)組成及工作原理
一個RS-485總線結(jié)構(gòu)的鋼坯在線測試網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)的五個節(jié)點分布在現(xiàn)場的不同位置,對應(yīng)的智能單元分別為兩個分光比色輻射溫度測試儀、兩個溫度顯示報警儀表和一個大屏幕顯示器。調(diào)度計算機經(jīng)COMl通訊口通過RS232C到RS485轉(zhuǎn)換器ADAM4520向網(wǎng)絡(luò)的各節(jié)點發(fā)布命令,協(xié)調(diào)與各智能單元之間49數(shù)據(jù)通訊?! ?BR>
分光比色輻射溫度測試儀由本單位研制,該儀表采集兩路不同波長的光強經(jīng)過內(nèi)置單片機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理后,以RS485總線標(biāo)準(zhǔn)輸出測試鋼坯的溫度峰值、溫度谷值、溫度均值和溫度即值等多種數(shù)據(jù)。圖1中的兩個測溫輻射測溫儀功能相同,一塊稱作主測儀,另一塊稱作輔測儀。主測儀負責(zé)采集鋼坯均值溫度和峰值溫度;輔測儀配合主測儀判斷鋼坯行進方向,并對支數(shù)進行加1或減l計數(shù)。大屏幕LED顯示器顯示當(dāng)前日期、時間、鋼壞溫度均值和鋼壞支數(shù)等信息。兩個溫度顯示表分別安裝在兩個操作間內(nèi),通過RS-485總線接收主機數(shù)據(jù),顯示鋼壞溫度均值并給出報警信號。微型打印機以串行方式與主機的COM2通訊口連接,在線紀(jì)錄超限報警信息。
3、系統(tǒng)軟件設(shè)計
系統(tǒng)的軟件設(shè)計分為五大功能模塊:溫度采集、網(wǎng)絡(luò)通訊、溫度報警、文件管理及鋼坯計數(shù)等。系統(tǒng)程序在window98系統(tǒng)下VB6.0軟件開發(fā),界面由四部分組成。第一部分是菜單命令窗口;第二部分是數(shù)據(jù)顯示窗口,以滾屏方式顯示數(shù)據(jù);第三部分是狀態(tài)窗口,位于屏幕底端,用于顯示當(dāng)前的設(shè)置參數(shù)、系統(tǒng)運行狀態(tài)及超限報警信息;第四部分專門用于顯示當(dāng)前日期和時間。通過菜單操作可實現(xiàn)運行、打印、參數(shù)設(shè)置、暫停、退出及幫助等多項功能。
根據(jù)不同任務(wù)的工作特點,軟件采用前臺和后臺并行運行的連續(xù)工作方式。前臺一般采用菜單命令的直接操作方式,例如:歷史數(shù)據(jù)打印和當(dāng)前數(shù)據(jù)打印、溫度超限值設(shè)定和鋼坯支數(shù)的修改操作等。而后臺則是系統(tǒng)實時進行的網(wǎng)絡(luò)通訊、鋼坯計數(shù)、數(shù)據(jù)存盤、溫度超限報警等?! ?/P>
3.1網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議及程序?qū)崿F(xiàn)
網(wǎng)絡(luò)工作方式采用主機調(diào)度按優(yōu)先級分時聯(lián)絡(luò)的工作方式,通訊波特率為9600bps,字符格式為1個起始位,8個數(shù)據(jù)位,1個停止位,元奇偶校驗的標(biāo)準(zhǔn)異步格式??偩€上的設(shè)備均為本單位研制的產(chǎn)品,通訊協(xié)議兼容研華ADAM4000系列。
命令語法中,第一個字符(如:#、>和@)表示命令的定界符;AA表示指定設(shè)備的十六進制地址碼,例如:本系統(tǒng)主測儀表的地址為0BH、輔測儀表為0CH;N為溫度類別,0為即值,1為峰值,2為谷值,3為均值;每個命令以回車字符結(jié)束。如果總線設(shè)備檢測到通訊錯或指定的地址不存在時,則不應(yīng)答,程序設(shè)計時給出故障信息并作處理;如果正確,則執(zhí)行相應(yīng)操作,并返回數(shù)據(jù)或信息。由于VisualBasic能夠快速創(chuàng)建Windows應(yīng)用程序,功能強大,容易學(xué)習(xí)和掌握,維護方便,因此,VB編寫工業(yè)控制軟件較為普遍。VisualBasic的MsComm控件為應(yīng)用程序提供完善的串行通訊功能,能夠滿足系統(tǒng)通訊軟件的編程要求。下面程序段完成了命令發(fā)送?! ?/P>
系統(tǒng)與各節(jié)點的通訊時,如果響應(yīng)信息超時或出現(xiàn)故障,將導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)丟失甚至造成系統(tǒng)故障,所以通訊過程使用了兩個定時器控件,一個用于發(fā)送命令,實例為timComm_Timer,定時器的觸發(fā)間隔為100ms。另一個定時器控件實例timCom-mErr_Timer用于檢測通訊系統(tǒng)的異常,即當(dāng)每次通訊超過70ms沒有響應(yīng)時,該定時器進行錯誤處理并轉(zhuǎn)向下一個單元的命令發(fā)送。TimComm_Timer事件發(fā)生時,還使用一個定時器定時10s,更新大屏幕的日期和時間等四組數(shù)據(jù)?! ?/P>
在OnComm事件發(fā)生時,根據(jù)任務(wù)完成數(shù)據(jù)處理。接收數(shù)據(jù)的通訊程序段如下:
當(dāng)MSComm控件的CommEvent屬性的值變化時,就產(chǎn)生OnComm事件。本系統(tǒng)的OnComm事件主要用來捕獲來自系統(tǒng)的數(shù)據(jù)并進行處理。數(shù)據(jù)處理主要包括四項任務(wù):鋼坯計數(shù)、滾屏顯示、數(shù)據(jù)存盤及文件管理、溫度超限報警。OnComm事件發(fā)生時,關(guān)閉檢測通訊錯誤定時器timComm_Timer,表示本次通訊成功?!?/P>
3.2鋼坯支數(shù)計量方法
本系統(tǒng)是在鋼坯出爐時測試鋼坯溫度并記錄鋼坯支數(shù)。軋制時可能由于軋滾故障,造成軋線停滯,由此造成剛出爐的鋼坯停滯或回爐。因此,支數(shù)計量需要判斷鋼坯的行進方向,出爐時,支數(shù)加1,因爐時支數(shù)減1。系統(tǒng)中采用兩個輻射測溫儀根據(jù)鋼坯進入視區(qū)的先后次序判斷鋼坯行進方向,并根據(jù)方向?qū)︿撆髦?shù)進行加1或減1計數(shù)。正常情況下,出爐鋼坯在1100℃左右,設(shè)定有鋼坯通過的闋值溫度為900℃。安裝時,兩個測溫儀測溫點間距2m,鋼坯長度4m左右,鋼坯通過時,兩個測溫儀能同時測到有鋼通過。鋼坯在溫度測試點上有正向通過、反向通過、停滯→段時間、前后移動等多種情況。testBillet過程是在OnComm事件處理程序中調(diào)用的,由狀態(tài)變量StateVar指示錮坯通過測溫儀時各種狀態(tài)。沒有鋼坯通過StateVar=0,此時,程序讀取兩個測溫儀數(shù)據(jù),當(dāng)主測溫儀大于900℃,輔測溫儀小于900℃,鋼坯正向進入視區(qū),置StateVar=1,進入正向過程鋼坯測試;當(dāng)輔測溫儀大于900℃,主測溫儀小于900℃,鋼坯反向進入視區(qū),置StateVar=2,進入反向過程鋼坯測試。正向過程鋼坯測試,判斷是否正向結(jié)束,如果正向結(jié)束,支數(shù)加1,并計算均值和峰值;否則,鋼坯在測試點回爐,程序返回。反向過程鋼坯測試,則判斷鋼坯是否反向結(jié)束,如果反向結(jié)束,支數(shù)減1;否則是測試點的鋼壞移動,支數(shù)不變。
4、結(jié)束語
采用RS-485總線技術(shù),簡化了現(xiàn)場布線,降低了系統(tǒng)成本。軟件設(shè)計采用windows98下VB6.0設(shè)計,充分利用了可視化編程語言提供的強大功能,界面友好,編程簡單,維護方便。采用雙測溫儀進行溫度測量和判斷鋼壞行進方向,完成對復(fù)雜鋼壞運行情況下鋼壞支數(shù)的計數(shù)功能。該系統(tǒng)經(jīng)過濟南鋼鐵公司的近一年的現(xiàn)場運行,證明系統(tǒng)功能完善,性能穩(wěn)定,測溫精度高,使用方便。產(chǎn)品配置:輻射測溫儀適用領(lǐng)域及情況:鋼材軋制領(lǐng)域。
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