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串行通信聯網技術在冶金自動化監(jiān)控領域的發(fā)展與應用

時間:2009-04-23 21:20:46來源:hesp

導語:?串行通訊技術的應用非常廣泛,尤其是支持串口設備聯入以太網的接口裝置,會使串口設備的聯網更加方便、應用也會更加廣泛。
近些年來,冶金行業(yè)的自動化系統(tǒng)的應用發(fā)展得越來越快,生產中各環(huán)節(jié)的監(jiān)控系統(tǒng)應用也越來越多。由于串行通訊方式實現方便,系統(tǒng)費用低,所以許多監(jiān)控系統(tǒng)大都采用串行通訊技術來實現。但因以太網及現場總線的廣泛應用,一些與PLC等控制設備連接的監(jiān)控系統(tǒng),多采用以太網及現場總線的通訊方式。其實現場總線與RS485在物理界面上是一致的,只是各種現場總線有自己的通訊協議而已??傮w來講,串行通訊技術的應用非常廣泛,尤其是支持串口設備聯入以太網的接口裝置,會使串口設備的聯網更加方便、應用也會更加廣泛。   生產運營各環(huán)節(jié)中的串行通訊設備聯網狀況   在冶金行業(yè)中,串行通訊技術主要應用于以下三個方面:  ?。?) 生產工藝過程監(jiān)控系統(tǒng);   (2) 生產中所涉及的各種能源產耗的計量監(jiān)控系統(tǒng);  ?。?) 生產過程中的原料、產品及半成品的計量數據采集系統(tǒng)。   下面結合冶金企業(yè)這三個方面的應用實際,介紹一下用串行通訊技術進行智能設備聯網的情況。    1 生產工藝過程監(jiān)控系統(tǒng)   在生產過程中的自動化控制系統(tǒng)中,大多都配有上位機監(jiān)控系統(tǒng)。尤其是稍早些的系統(tǒng),由于當時以太網和現場總線在工業(yè)領域的應用還不普及,再加上計算機的價格較高,這樣的監(jiān)控設備往往只配備一套,這種情況非常適合采用串行通訊方式。現在這樣的系統(tǒng)大都采用了以太網或現場總線的通訊方式,而且一個系統(tǒng)中往往要配備多套監(jiān)控設備。不過在有些工藝控制上,如連鑄機的生產監(jiān)控、軋鋼加熱爐監(jiān)控系統(tǒng)上樣的系統(tǒng)也有使用。   有些生產過程監(jiān)控系統(tǒng),并不采用與控制設備連接的方式,而是上位機通過串口連接數據采集模塊(甚至是控制模塊)或是帶有串口的智能儀表,實現對生產過程中各種介質的壓力、溫度、流量的監(jiān)控。由于這樣的系統(tǒng)應用靈活,系統(tǒng)投資少,使用效果明顯,所以應用越來越多。這樣的系統(tǒng)往往規(guī)模不大,適合在采用常規(guī)控制的舊系統(tǒng)上實施。這樣的系統(tǒng)既方便生產操作,又能進行歷史數據查詢、分析,對提高產品質量有很大好處。另外,利用PLC通過RS485掛接多臺智能儀表,采集現場溫度、壓力、流量等數據,對設備實施控制的模式,在近來投運的系統(tǒng)中也有采用。    2 能源產耗量計量監(jiān)控系統(tǒng)   能源計量監(jiān)控系統(tǒng)在冶金行業(yè)不僅應用越來越多,而且系統(tǒng)的覆蓋范圍也越來越廣。冶金企業(yè)實施這類系統(tǒng)的原因一方面是節(jié)能降耗、降低產品成本的迫切需求;另一方面是數據采集設備和計算機設備的價格比過去有了大幅下降,不必投入很大的實施費用。   就我們企業(yè)來講,由于近年來水資源日益匱乏,節(jié)水工作日趨重要。為了節(jié)水降耗,我們企業(yè)于98年實施了水計量檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)除了上層網絡外,全部采用了串行通訊技術實現聯網。其中數據采集設備包括主采站、串行通訊控制模塊(作分站)、多串口通訊卡、具有RS485的流量儀表、串口數傳電臺(RS232)、RS485/422通迅中繼器。組成了如圖1所示的數采系統(tǒng)。
在該系統(tǒng)中,多串口卡為4口RS485卡;分站為2串口的用戶可開發(fā)通訊控制器;電臺配有RS232串口可與計算機通訊;通迅中繼器在有線超過1.2千米的地方進行信號放大(圖中略)。對于較遠的計量點,采用了無線通訊方式。有線方式上設立分站,是依據單段上所連接設備的限制以及地理位置的限制設計的,使系統(tǒng)結構更加合理。該系統(tǒng)覆蓋了4千米范圍的計量點,采集了近50個計量數據。主采站與企業(yè)主干網連接,使企業(yè)各職能部門能實時查詢各個計量點和各單位的用水情況。該系統(tǒng)對節(jié)約水利資源,發(fā)揮了重要作用。   水計量數采系統(tǒng)投入運行后,我們企業(yè)又實施了煤氣計量數采系統(tǒng)。實施煤氣計量數采系統(tǒng)不僅是為了是煤氣數據可以進行實時檢測,主要原因是因為企業(yè)內部所生產的煤氣種類多樣,利用計算機進行數據采集,對流量數據可以進行溫度、壓力補償,還可以根據不同煤氣的不同熱值情況進行補償。煤氣計量系統(tǒng)與水系統(tǒng)所不同的是,煤氣系統(tǒng)采用近20塊8路A/D數采模塊,接收常規(guī)儀表的4-20mA信號,通過RS485與上位機進行連接,組成串行系統(tǒng)通訊網絡。系統(tǒng)共有50多個采集點的溫度、壓力及熱值數據,覆蓋范圍約3千米。系統(tǒng)投運以來運行穩(wěn)定可靠。該系統(tǒng)數采部分的網絡結構如圖2所示。
目前,我們企業(yè)正在計劃將所有能源儀表全部入網,包括電力、氧氣、氮氣和壓縮空氣,仍采用串行通訊方式,并計劃與水系統(tǒng)容于一體,使全公司所有的能源數據都采集進機。實現能源計量工作的現代化管理。    3 物資計量數據采集   在物資運營計量方面,很多冶金企業(yè)的也都進行的聯網,但網絡連接結構都不大相同。物資計量網的下層一般都采用RS232連接物資計量儀表和上位機,這一層物理連接方式大都一致。將各個計量站的上位機進行聯網并將數據匯總到服務器的上層聯網方式就各有不同了。有些上層網也采用RS485串行通訊方式,但這種方式規(guī)模不宜過大,而且地理位置也不宜太遠。該方式如圖3所示。
圖3 物資計量數據采集
[align=left]   采用這種方式還需要用戶自己開發(fā)數據提交的驅動程序,軟件開發(fā)復雜。還有的企業(yè)采用MODEM進行上層組網,這種方式因速度制約,基本不能實現數據的實施傳送。近來又出現了利用電話線VDSL或MSDSL及電話線路進行組網的方案,但對電話線路質量和線路距離要求嚴格,否則易出現通訊故障。    [/align][align=left]結束語   由于串行通訊技術有著實現簡便、系統(tǒng)集成費用低以及通訊距離遠(RS485/422)等特點,所以,串行通信聯網技術不僅在冶金自動化領域有著廣泛應用,在其他各個行業(yè)的應用也都很廣泛。盡管以太網技術和現場總線的通訊方式發(fā)展很快,但伴隨著多種通訊方式可以融合并存的發(fā)展趨勢,串行通訊技術仍會保持廣泛的應用前景。[/align]
編輯:何世平

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