關(guān)鍵詞：分布式監(jiān)控；熱處理；通信
Application of the Distributed Monitor for Heat Treatment
LIANG Jie
(Machinery Factory of Lanzhou Petroleum and Chemical Complex, lanzhou730060, China)
Abstract: In this paper the system structure of the distributedmonitor for heat treatment is introduced. The system configuration and the thinking of the software are elaborated in detail.
Key words: distributed monitor; heat treatment; communication
1系統(tǒng)組成
該系統(tǒng)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(tǒng)由上位機、板卡、ADAM-4000模塊、儀表柜(內(nèi)置智能儀表、輸入輸出模塊、晶閘管調(diào)整器)等組成。
熱處理車間各測點分散，要求系統(tǒng)具有較高的傳輸速率，因此采用RS-485工業(yè)現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，傳送速率1200bps～38.4kbps，傳送距離達(dá)1200米。設(shè)計上位機與具有現(xiàn)場總線功能的智能儀表、模塊分級控制，以使系統(tǒng)具有較高的開放性與可靠性。由于熱處理車間環(huán)境條件差，灰塵大，干擾強，系統(tǒng)控制中心的上位機采用研華公司生產(chǎn)的AW8-8248一體化工作站。鑒于測點較多，主機內(nèi)插入一片PCL-745B板卡以實現(xiàn)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(yuǎn)端I/O模塊，通過RS-485網(wǎng)絡(luò)與上位機通訊，無需使用溫變和補償導(dǎo)線以節(jié)省投資。電爐下位機采用千野公司生產(chǎn)的KP型數(shù)字式程序調(diào)節(jié)儀，高溫油爐下位機采用ADAM-4018、ADAM-4050模塊。系統(tǒng)框架如圖1。硬件技術(shù)性能說明如下：
(1)AWS-8248是研華公司的PC-BASED用于工業(yè)控制的高度整合的一體化工作站，工業(yè)級外殼及內(nèi)部設(shè)計特別適用于惡劣工作環(huán)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(dá)到實時調(diào)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(wǎng)絡(luò)送至上位機，ADAM-4050八通道數(shù)字量輸出模塊接受上位機指令，向各電爐控制柜、控制室發(fā)送報警控制信號。
(4)KP數(shù)字式程序調(diào)節(jié)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(diào)節(jié)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(fù)。(b)該儀表可以實現(xiàn)對爐溫的各種調(diào)節(jié)方式，如兩位式調(diào)節(jié)、PID調(diào)節(jié)，具備自整定功能。因此，爐溫調(diào)節(jié)完全由KP調(diào)節(jié)器完成，不再由上位機承擔(dān)，使系統(tǒng)功能分散，可靠性高。通過RS-485接口，可把儀器的目標(biāo)值及各種參數(shù)傳送給上位機，也可用上位機對儀器進(jìn)行設(shè)定。儀表輸出4～20mA信號給晶閘管調(diào)整器，實現(xiàn)電爐閉環(huán)控制。
(5)JT系列晶閘管調(diào)整器將觸發(fā)單位與晶閘管一體化，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于盤裝，三相調(diào)功模塊無觸點控制，運行可靠無噪聲。調(diào)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(shù)小的發(fā)熱體，控制方法選擇電壓反饋相位控制方式。
2系統(tǒng)功能及特點
(1)集中控制各種熱處理爐，數(shù)目可達(dá)幾十臺，自動實現(xiàn)所要求的控溫?zé)崽幚砉に嚒?BR> (2)實時監(jiān)測高溫油爐溫度。
(3)支持同一電爐多回路調(diào)節(jié)(分段控溫)。
(4)自動控制過程記錄曲線，可選擇工藝設(shè)定曲線和控溫調(diào)節(jié)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(diào)閱、打印，以便監(jiān)督工藝執(zhí)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(tǒng)具備分級控制權(quán)限，不同層位人員具備不同權(quán)限。
(7)具有良好的系統(tǒng)擴充性。
3軟件設(shè)計
整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計以WINDOWS 9x為運行環(huán)境，采用VB 6.0編寫，操作界面為全中文圖形。整個應(yīng)用程序采用模塊化方式編程。功能模塊如圖2。
3.1系統(tǒng)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(shù)、數(shù)組等。
3.2實時通訊控制模塊
本系統(tǒng)中ADAM-4000模塊通訊規(guī)定：主機下發(fā)命令分地址部分和參數(shù)部分，現(xiàn)場監(jiān)控單元上報采集的數(shù)據(jù)。分布式模塊的命令發(fā)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(xié)議下，通過查詢“參數(shù)地址”傳送儀表參數(shù)。
系統(tǒng)采用VISUAL BASIC 6.0的控件中的事件驅(qū)動方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。MSCOMM控件需程序設(shè)置如下屬性：
(1)port屬性：設(shè)置或返回通信端口號。
(2)portopen屬性：打開或關(guān)閉用commport屬性設(shè)置的通信端口。
(3)settings屬性：設(shè)置或返回波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位、停止位等通信參數(shù)。
(4)input屬性：從接受緩沖區(qū)讀入字符。
(5)output屬性：向發(fā)送緩沖區(qū)寫入字符。
(6)handshaking屬性：指定通信雙方的交握協(xié)議。
系統(tǒng)中4018等各模塊函數(shù)數(shù)據(jù)傳送和接受過程如圖3。由于RS-485網(wǎng)絡(luò)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(jié)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(jù)所給的下位機的站址，按小站址到大站址順序查詢。當(dāng)上位機查詢到所指定的下位機站址時，發(fā)送數(shù)據(jù)信號，下位機在接到上位機發(fā)來的命令后，將執(zhí)行結(jié)果回送上位機，結(jié)束通訊。所有通訊程序在TIMER控件的TIMER事件中完成。通信程序框架如下：
3.3實時監(jiān)控模塊
系統(tǒng)啟?？刂谱幽K需設(shè)置按鈕作為切換定時器激活和關(guān)閉的工具。在該控制按鈕的Click事件中輸入的代碼如下：
4018數(shù)值，將完成數(shù)據(jù)顯示到主窗體的溫度區(qū)(Lable控件的Caption屬性)。并且與報警值比較，計算ADAM-4050輸出狀態(tài)，判斷繼電器是否輸出，調(diào)用MsComm的Output屬性下發(fā)數(shù)字輸出命令。由于系統(tǒng)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(hù)性，程序中設(shè)立了標(biāo)志(Flag)。
趨勢圖子模塊調(diào)用PictureBox控件，通過設(shè)置Name、AutoReDraw、Visible屬性，讀取工藝參數(shù)監(jiān)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(shù)中的BitBlt函數(shù)復(fù)制圖片框，以產(chǎn)生圖形平滑移動的效果。
3.4數(shù)據(jù)存儲及查詢
為了保存監(jiān)測數(shù)據(jù)及日后查看數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫引擎建立1個access數(shù)據(jù)庫，定時存儲數(shù)據(jù)，共保存31天的數(shù)據(jù)，用Msflexgarid表格控件來顯示數(shù)據(jù)。
3.5數(shù)據(jù)報表及歷史趨勢圖打印
主要設(shè)計好打印紙坐標(biāo)系，方法是通過設(shè)置Printer的Scale、Scalemode等屬性，再用Printer的Line、Circle、Pset等圖形方法，最后調(diào)用enddoc結(jié)束打印。
4結(jié)束語
本系統(tǒng)采用RS-485工業(yè)現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，上、下位機分布式監(jiān)測，具有良好的系統(tǒng)擴展性能，操作方便，安全可靠，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。既適用于新建項目的電爐設(shè)備配套，也適用于傳統(tǒng)熱處理車間的技術(shù)改造。
（轉(zhuǎn)載）
