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1 系統組成 該系統主要用于熱處理車間所有電爐的爐溫測量控制和高溫油爐溫度測量。系統由上位機、板卡、ADAM-4000模塊、儀表柜(內置智能儀表、輸入輸出模塊、晶閘管調整器)等組成。 熱處理車間各測點分散，要求系統具有較高的傳輸速率，因此采用RS-485工業現場總線結構，傳送速率1200bps～38.4kbps，傳送距離達1200米。設計上位機與具有現場總線功能的智能儀表、模塊分級控制，以使系統具有較高的開放性與可靠性。由于熱處理車間環境條件差，灰塵大，干擾強，系統控制中心的上位機采用研華公司生產的AW8-8248一體化工作站。鑒于測點較多，主機內插入一片PCL-745B板卡以實現主機與智能儀表、功能模塊的高速通訊。下位機選用智能儀表和遠端I/O模塊，通過RS-485網絡與上位機通訊，無需使用溫變和補償導線以節省投資。電爐下位機采用千野公司生產的KP型數字式程序調節儀，高溫油爐下位機采用ADAM-4018、ADAM-4050模塊。系統框架如圖1。硬件技術性能說明如下： (1)AWS-8248是研華公司的PC-BASED用于工業控制的高度整合的一體化工作站，工業級外殼及內部設計特別適用于惡劣工作環境。 (2)PCL-745B板卡提供兩個獨立RS-422/485帶3000V絕緣隔離的串行接口，適用于WINDOWS下的高速I/O傳送，它將智能儀表和ADAM模塊信號上傳至計算機，并可輸出計算機的控制信號，達到實時調控的目的。 (3)采用ADAM-4018八通道熱電偶輸入模塊來采集高溫油爐熱偶信號并通過RS-485網絡送至上位機，ADAM-4050八通道數字量輸出模塊接受上位機指令，向各電爐控制柜、控制室發送報警控制信號。 (4)KP數字式程序調節器采用高性能的微處理器，指示精度為±0.1％，控制切換周期為0.1秒。該調節器具備非常完善的功能。(a)可存儲19種工藝曲線，程序段能任意連接、反復。(b)該儀表可以實現對爐溫的各種調節方式，如兩位式調節、PID調節，具備自整定功能。因此，爐溫調節完全由KP調節器完成，不再由上位機承擔，使系統功能分散，可靠性高。通過RS-485接口，可把儀器的目標值及各種參數傳送給上位機，也可用上位機對儀器進行設定。儀表輸出4～20mA信號給晶閘管調整器，實現電爐閉環控制。 (5)JT系列晶閘管調整器將觸發單位與晶閘管一體化，結構緊湊，適合于盤裝，三相調功模塊無觸點控制，運行可靠無噪聲。調整器接受4～20mA信號，控制饋送到電爐的動力電源。熱處理電爐爐絲為鐵鉻電阻溫度系數小的發熱體，控制方法選擇電壓反饋相位控制方式。? 2 系統功能及特點 (1)集中控制各種熱處理爐，數目可達幾十臺，自動實現所要求的控溫熱處理工藝。 (2)實時監測高溫油爐溫度。 (3)支持同一電爐多回路調節(分段控溫)。 (4)自動控制過程記錄曲線，可選擇工藝設定曲線和控溫調節記錄曲線；對各電爐，智能儀表的工藝控制均有獨立的記錄曲線，記錄文件可長期保存在硬盤中供隨時調閱、打印，以便監督工藝執行情況，分析事故原因。 (5)具備斷偶、越限等完善的報警功能，報警事件自動記錄(可長期保存)。 (6)系統具備分級控制權限，不同層位人員具備不同權限。 (7)具有良好的系統擴充性。 3 軟件設計 整個系統的軟件設計以WINDOWS 9x為運行環境，采用VB 6.0編寫，操作界面為全中文圖形。 3.1 系統初始化自檢模塊 初始化工作以窗體的FORM-LOAD事件完成，將通信端口在窗體加載時打開，并初始化4018、4050、KP儀表以及繪制趨勢圖所需圖片框、繪圖筆數、數組等。 3.2 實時通訊控制模塊 本系統中ADAM-4000模塊通訊規定：主機下發命令分地址部分和參數部分，現場監控單元上報采集的數據。分布式模塊的命令發送后，必定有返回字符串。KP儀表與主機之間的通訊是在雙方約定的交握協議下，通過查詢“參數地址”傳送儀表參數。 系統采用VISUAL BASIC 6.0的MSCOMM32.OCX控件中的事件驅動方式進行數據通信。MSCOMM控件需程序設置如下屬性： (1)port屬性：設置或返回通信端口號。 (2)portopen屬性：打開或關閉用commport屬性設置的通信端口。 (3)settings屬性：設置或返回波特率、校驗位、數據位、停止位等通信參數。 (4)input屬性：從接受緩沖區讀入字符。 (5)output屬性：向發送緩沖區寫入字符。 (6)handshaking屬性：指定通信雙方的交握協議。 由于RS-485網絡上的模塊及儀器傳輸速度分很多種，采用上述傳輸方式可將主控計算機上的通信速度與模塊速度一致。其中含有CHECKSUM的檢查，使結果較為正確。 上位機和下位機的通信采用查詢方式，即上位機根據所給的下位機的站址，按小站址到大站址順序查詢。當上位機查詢到所指定的下位機站址時，發送數據信號，下位機在接到上位機發來的命令后，將執行結果回送上位機，結束通訊。所有通訊程序在TIMER控件的TIMER事件中完成。 3.3 實時監控模塊 系統啟停控制子模塊需設置按鈕作為切換定時器激活和關閉的工具。4018數值，將完成數據顯示到主窗體的溫度區(Lable控件的Caption屬性)。并且與報警值比較，計算ADAM-4050輸出狀態，判斷繼電器是否輸出，調用MsComm的Output屬性下發數字輸出命令。由于系統各個測量模塊會與其他模塊交錯使用，如4050中夾雜4018的命令，為保證程序的高效與可維護性，程序中設立了標志(Flag)。 趨勢圖子模塊調用PictureBox控件，通過設置Name、AutoReDraw、Visible屬性，讀取工藝參數監測子模塊中的測量值變量，使用Line命令將獲得的值以圖形方式顯示在窗體上，并用API函數中的BitBlt函數復制圖片框，以產生圖形平滑移動的效果。 3.4 數據存儲及查詢 為了保存監測數據及日后查看數據，通過數據庫引擎建立1個access數據庫，定時存儲數據，共保存31天的數據，用Msflexgarid表格控件來顯示數據。 3.5 數據報表及歷史趨勢圖打印 主要設計好打印紙坐標系，方法是通過設置Printer的Scale、Scalemode等屬性，再用Printer的Line、Circle、Pset等圖形方法，最后調用enddoc結束打印。 4 結束語 本系統采用RS-485工業現場總線結構，上、下位機分布式監測，具有良好的系統擴展性能，操作方便，安全可靠，現場應用效果良好。既適用于新建項目的電爐設備配套，也適用于傳統熱處理車間的技術改造。 |
