喻維綱,周宗元

2  總體結構
系統的控制網(wǎng)絡(luò )結構，分三層配置，整個(gè)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(wǎng)絡(luò )子系統四部分組成。數據采集子系統負責現場(chǎng)數據的采集記錄，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向管理機發(fā)布。監控子系統負責對現場(chǎng)設備運行狀態(tài)進(jìn)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(fā)布。網(wǎng)絡(luò )子系統負責數據的傳輸，將3個(gè)子系統可靠地連接起來(lái)。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(chǎng)總線(xiàn)結構，每座高爐槽下稱(chēng)量數據采集系統使用相同配置：由一臺IPC工控機、26臺XK315B稱(chēng)重儀表、稱(chēng)量斗料門(mén)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(wǎng)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(wǎng)卡，1塊用于接收3座高爐數據采集工控機發(fā)來(lái)的數據，另1塊用于對外的數據共享與發(fā)布，使數據采集系統的網(wǎng)絡(luò )與外部管理網(wǎng)段分開(kāi)，與公司Intranet通訊通過(guò)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行，以保證計量數據的安全。
3.3  網(wǎng)絡(luò )系統的配置與組成
網(wǎng)絡(luò )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(lài)，即使網(wǎng)絡(luò )出現故障時(shí)，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(wù)器之間采用高可靠，易于擴展的星形網(wǎng)絡(luò )拓撲結構；為提高網(wǎng)絡(luò )速度和抗干擾性，傳輸介質(zhì)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(xié)議，網(wǎng)絡(luò )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(jìn)行數據采集記錄，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò )向管理機發(fā)布。該站點(diǎn)在軟件系統中被定義為IO服務(wù)器，安裝在各高爐的主控室內，不與外界聯(lián)系可獨立運行。按照需要設置了54個(gè)通道（26個(gè)料斗重量信號、料門(mén)開(kāi)關(guān)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(gè)唯一的地址，寄存器通過(guò)其地址進(jìn)行引用。其中，26臺儀表通過(guò)多串口模塊與計算機進(jìn)行通訊；26個(gè)開(kāi)關(guān)量信號通過(guò)PCL-733采集卡與計算機進(jìn)行通訊；2臺中子測水儀信號通過(guò)PCL-818L采集卡與計算機進(jìn)行通訊；軟件采用輪詢(xún)方式，通過(guò)這些通道讀寫(xiě)I/O設備的寄存器，實(shí)現一臺PC與多臺現場(chǎng)設備的通訊，完成數據的實(shí)時(shí)采集，采集到的數據用于進(jìn)一步的監控及軟件編程。在管理機上可以直接引用IO服務(wù)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(tài)（主顯示界面） 顯示26臺稱(chēng)重儀表實(shí)時(shí)數據，各料門(mén)開(kāi)關(guān)狀態(tài)及各儀表與計算機通訊狀態(tài)；顯示26臺稱(chēng)重儀表、2臺中子測水儀的實(shí)時(shí)料位棒形圖；顯示當日實(shí)時(shí)上料批次及累計重量。
②  實(shí)時(shí)曲線(xiàn) 顯示高爐各稱(chēng)重儀表及中子測水儀的實(shí)時(shí)曲線(xiàn)及實(shí)時(shí)重量。
③  報表查詢(xún) 可分頁(yè)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(shí)間等。

圖3  數據采集軟件設計流程圖

當料門(mén)開(kāi)關(guān)變化，重量變化時(shí)，計算機運行程序可以根據當時(shí)料門(mén)的工作狀態(tài)，自動(dòng)將裝料數據及物料名稱(chēng)記錄下來(lái)，并根據礦的品種加以分類(lèi)累計以及儲存有關(guān)重量、裝料批次等數據。各個(gè)高爐的數據采集服務(wù)器，通過(guò)本機的ACCESS數據庫，將各次上料的實(shí)時(shí)數據進(jìn)行記錄。并且在每天的零點(diǎn)，計算機自動(dòng)將記錄的明細表匯總保存下來(lái)，并可在管理機上查詢(xún)、打印，有效地保證數據的正確性以及可追溯性，同時(shí)，也可以利用這些記錄產(chǎn)生各類(lèi)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(wù)器，運用“組態(tài)王6.0”進(jìn)行編程組態(tài)，通過(guò)管理機（Intranet上的任一臺具有授權的計算機），可實(shí)時(shí)監視各高爐運行情況，查詢(xún)其歷史曲線(xiàn)，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(shí)現與公司Intranet的數據交換。
管理系統由運行狀態(tài)、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、報表顯示、報表查詢(xún)、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(yǔ)言編程對ERP主數據庫ORACLE數據庫登錄數據，實(shí)現統計報表的自動(dòng)上報，數據每小時(shí)自動(dòng)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(wù)器的數據外，還運用了ACCESS數據庫同時(shí)接收各高爐數據采集服務(wù)器發(fā)送的數據。數據記錄表的內容與發(fā)給ORACLE數據庫的內容一致，每次上傳ERP數據的時(shí)候，還在本地的數據庫內存儲一次，以免因為網(wǎng)絡(luò )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(gè)標志字段，當網(wǎng)絡(luò )通暢，數據成功上傳后，標志為0。在發(fā)送數據到ERP時(shí)，網(wǎng)絡(luò )不通或中斷，則在本地保存數據，并且，標志為1，網(wǎng)絡(luò )通暢后，自動(dòng)補發(fā)未發(fā)的數據。另外，本地ACCESS數據庫的內容經(jīng)授權，可以很方便地用OFFICE2000自帶的EXCEL或者ACCESS軟件來(lái)查詢(xún)。
5  結語(yǔ)
系統自2002年3月投入運行，經(jīng)與手工統計并列運行3個(gè)月，沒(méi)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(wǎng)絡(luò )上傳送，計量數據的及時(shí)率和準確率大大提高，同時(shí)對計量設備的運行提供了及時(shí)有效的監控手段，對高爐的穩產(chǎn)、高產(chǎn)提供了保障，完全滿(mǎn)足了設計要求，具有較好的推廣價(jià)值。