柳鋼電子皮帶秤的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

羅志成

（柳鋼計(jì)控所，廣西柳州 545002）

1 前言

隨著柳鋼生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，物資計(jì)量站點(diǎn)也隨之增多。為解決設(shè)備增多和人員相對(duì)較少的矛盾，優(yōu)化和合理利用人力資源.柳鋼進(jìn)行了皮帶秤遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)項(xiàng)目的研制與應(yīng)用。將物資計(jì)量數(shù)據(jù)（皮帶秤）的生成、采集、傳遞、分析、查詢、匯總、結(jié)算等物資計(jì)量管理的各個(gè)環(huán)節(jié)信息化，能夠全面提高公司的物資計(jì)量管理水平。

2 系統(tǒng)的功能、硬件及軟件組成

電子皮帶秤網(wǎng)絡(luò)功能的增強(qiáng)也是電子皮帶秤智能化的具體表現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)功能的引入是用戶可進(jìn)行多臺(tái)皮帶秤聯(lián)網(wǎng)，進(jìn)行集中監(jiān)控，與上位機(jī)通信的實(shí)現(xiàn)使用戶可方便地將數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)。皮帶秤的計(jì)量數(shù)據(jù)通過MOXA串口服務(wù)器（在監(jiān)控計(jì)算機(jī)上模擬多個(gè)串口.通過模擬串口進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程采集）傳送至接入層交換機(jī)（研華2108）.然后通過光纖收發(fā)器傳送至分布層交換機(jī)(CⅠSC02960).最后通過光纖模塊傳送至核心層交換機(jī)(CⅠSC03750)后傳送至數(shù)據(jù)采集工作站.工作站將采集到的計(jì)量數(shù)據(jù)傳送至服務(wù)器以供計(jì)量管理使用。

2.1 功能設(shè)計(jì)

如圖1所示，根據(jù)柳鋼的實(shí)際情況，利用工控機(jī)通過RS-485總線在電子稱重控制器湘計(jì)和一UN1上采集皮帶秤的稱重信息。采用VB.NET語言開發(fā)基于SQL Server數(shù)據(jù)庫的檢斤數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)程序，實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)、智能化管理、根據(jù)用戶需求打印報(bào)表：基于ASP.NET技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)平臺(tái)，為管理部門、財(cái)務(wù)部門提供實(shí)時(shí)的物流數(shù)據(jù)。

圖1 柳鋼皮帶稱的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)示意圖

2.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模型

系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型示意圖

2.3 軟件構(gòu)架

軟件構(gòu)架見圖3。

圖3 軟件構(gòu)架示意圖

2.4 硬件構(gòu)架

聯(lián)想臺(tái)式機(jī)、研華工控計(jì)算機(jī)放置在皮帶秤無人值守監(jiān)控室內(nèi).通過遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、查詢和匯總。在皮帶通廊安裝攝像裝置.對(duì)皮帶運(yùn)行情況進(jìn)行全天24 h監(jiān)控。通過視頻服務(wù)器及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施傳送至設(shè)在皮帶秤無人值守監(jiān)控室內(nèi)的監(jiān)控計(jì)算機(jī)，顯示、監(jiān)控各皮帶秤計(jì)量點(diǎn)的現(xiàn)場(chǎng)皮帶運(yùn)行情況，井可查看每個(gè)皮帶秤的實(shí)時(shí)和歷史監(jiān)控錄像。

3 皮帶秤的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái)

3.1 系統(tǒng)開發(fā)的平臺(tái)

系統(tǒng)開發(fā)的平臺(tái)是visual studio.NET，相同的情況下用visual studio.NET開發(fā)比ASP等速度快，維護(hù)升級(jí)容易，頁面、代碼分離；代碼可復(fù)用等等特性讓再次開發(fā)變得容易。visual studio.NET布局簡(jiǎn)單，能非常簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)大型商務(wù)網(wǎng)站的布局，可成本卻非常低，可跨平臺(tái)操作，不需修改代碼，可忽略硬件開發(fā)壞境，不管32位還是64位，完全面向?qū)ο螅奖阍O(shè)計(jì)，調(diào)試方便，開發(fā)周期短、易維護(hù)，可以滿足基本的企業(yè)需求。

3.2 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) (database management system)簡(jiǎn)稱DBMS，是一種操縱和管理數(shù)據(jù)庫的大型軟件，是用于建立、使用和維護(hù)數(shù)據(jù)庫.它對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行統(tǒng)一的管理和控制，以保證數(shù)據(jù)庫的安全性和完整性.用戶通過DBMS訪問數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)庫管理員也通過DBMS進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的維護(hù)工作.它提供多種功能，可使多個(gè)應(yīng)用程序和用戶用不同的方法在同時(shí)或不同時(shí)刻去建立，修改和詢問數(shù)據(jù)庫.它使用戶能方便地定義和操縱數(shù)據(jù)，維護(hù)數(shù)據(jù)的安全性和完整性，以及進(jìn)行多用戶下的并發(fā)控制和恢復(fù)數(shù)據(jù)庫。

3.3 遠(yuǎn)程服務(wù)器的設(shè)計(jì)

為更好的查看稱重?cái)?shù)據(jù)，我們采用ASP.NET技術(shù)設(shè)計(jì)了B/S應(yīng)用程序，相關(guān)部門可通過網(wǎng)絡(luò)權(quán)限對(duì)服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)查詢，B/S應(yīng)用程序檢設(shè)計(jì)三個(gè)功能模塊：日?qǐng)?bào)表查詢模塊、月報(bào)表查詢模塊及檢斤單查詢模塊。

皮帶秤數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器.將現(xiàn)場(chǎng)稱重的皮帶秤的串口鏡像到網(wǎng)絡(luò)中.進(jìn)行遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)采集，原理如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)原理圖

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)將物資計(jì)量數(shù)據(jù)的生成、采集、傳遞、分析、查詢、匯總等物資計(jì)量管理的各個(gè)環(huán)節(jié)信息化，能夠全面提高公司的物資計(jì)量管理水平.提供優(yōu)質(zhì)的計(jì)量服務(wù).產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)了集中管理、實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少了運(yùn)行設(shè)備，降低了維護(hù)成本。

①所要采集的皮帶秤儀表數(shù)量及類型：共20臺(tái)儀表，湘計(jì)和一UN1；

②將儀表連接至串口數(shù)據(jù)服務(wù)器后.通過光纖收發(fā)器、交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備傳輸至存儲(chǔ)用的計(jì)算機(jī)或服務(wù)器。

③采用摩沙 (MOXA)Nport2串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，其特點(diǎn)是可以讓串口設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)。

4 實(shí)際應(yīng)用情況

4.1 應(yīng)用情況

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)安裝在計(jì)控所主控機(jī)房?jī)?nèi)的一臺(tái)工控機(jī)中，通過二十路RS-485與電子皮帶機(jī)稱重控制器的RS-458接口相連，通過工控機(jī)內(nèi)置接口卡連接到LAN，工控機(jī)兼作WEB服務(wù)器向LAN用戶提供稱重即時(shí)信息。計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)稱重儀表通過多串口服務(wù)器實(shí)現(xiàn)稱重?cái)?shù)據(jù)采集，直接將現(xiàn)場(chǎng)儀表采集到的模擬稱重?cái)?shù)據(jù)通過多串口服務(wù)器傳遞到控制室數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)上，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)行顯示.并同時(shí)存入網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫以方便查詢。通過散據(jù)采集查詢軟件將現(xiàn)場(chǎng)稱重?cái)?shù)據(jù)統(tǒng)一顯示在一個(gè)主界面上，顯示界面直觀、簡(jiǎn)潔，并按現(xiàn)場(chǎng)皮帶秤計(jì)量進(jìn)行分組顯示。

系統(tǒng)安裝運(yùn)行一年多來，工作情況良好，數(shù)據(jù)管理的自動(dòng)化使得操作人員節(jié)省了大量數(shù)據(jù)抄錄的時(shí)間，為技術(shù)員分析問題提供了詳盡的數(shù)據(jù)。

4.2 存在干擾問題

(1)干擾存在的主要方式

RS485總線是采用差分平衡電氣接口，具有較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，但在實(shí)際應(yīng)用中，RS485總線并未達(dá)到人們期望的效果。問題往往出現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳缓侠恚窗凑湛偩€型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳季€，成為事實(shí)上的星型拓?fù)?其二傳輸線與接收和發(fā)送端設(shè)備連接不正確，削弱了平衡線的抗干擾能力；第三公用雙絞線，未進(jìn)一步采取抗干擾措施，比如采用屏蔽雙絞線.雖然在造成干擾的方式上有所不同但在干擾的表現(xiàn)形式上只有兩種：一種是反射增加了信號(hào)畸變程度；一種是外部的干擾由于平衡條件被破壞，共模干擾變成了串模信號(hào)進(jìn)入傳輸線。

除此之外，還存在以下三種方式的信道干擾：

①電源干擾：在工業(yè)系統(tǒng)中大功率電氣設(shè)備的啟停，負(fù)載電流的快速變化，使電網(wǎng)波形發(fā)生畸變產(chǎn)生的干擾。

②信道干擾：雜散電磁場(chǎng)通過感應(yīng)和輻射方式進(jìn)入的干擾。電子皮帶秤儀控現(xiàn)場(chǎng)的大功率電氣設(shè)備啟停運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生交變的電磁場(chǎng)；高壓控制柜中變壓器以及開關(guān)器件通斷產(chǎn)生的放電干擾是信號(hào)傳輸中最嚴(yán)重的干擾。

③地線干擾：信號(hào)的接地選擇不當(dāng)或接地不良產(chǎn)生的干擾。當(dāng)傳輸信號(hào)處于脈沖工作狀態(tài)，動(dòng)態(tài)脈沖電流在雜散的接她阻抗上產(chǎn)生干擾電壓，對(duì)信道中傳送的信號(hào)構(gòu)成嚴(yán)重的干擾。

(2)干擾抑制的方法

①使用質(zhì)量?jī)?yōu)良的屏蔽線纜.并且在遠(yuǎn)程站機(jī)柜內(nèi)將信號(hào)線纜屏蔽的一端有效接地，從而徹底隔斷由電磁感應(yīng)和輻射方式進(jìn)入的干擾。

②稱重顯示控制器信號(hào)傳輸端接地安全接“零”，可以有效清除電阻耦合產(chǎn)生的干擾。

在采取上述措施后，影響數(shù)據(jù)傳送的干擾基本得到了有效的抑制，滿足了生產(chǎn)數(shù)據(jù)同步傳遞的生產(chǎn)需求。

5 結(jié)語

皮帶秤遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)應(yīng)用，取得了一定的成績(jī)，但生產(chǎn)實(shí)際對(duì)電子皮帶秤的要求也越來越高的，這就需要科技工作者在電子皮帶秤的發(fā)展方面不斷努力。人機(jī)界面的優(yōu)化可以對(duì)實(shí)際生產(chǎn)、控制以及生產(chǎn)成本等方面帶來很大益處.因此，好的人機(jī)界面也是電子皮帶秤追求的一個(gè)目標(biāo).隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，電子皮帶秤系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)的引入成為一種趨勢(shì)，因此基于網(wǎng)絡(luò)的人機(jī)界面將取代現(xiàn)存的人機(jī)界面模式，但未來電子皮帶秤的網(wǎng)絡(luò)不僅僅是傳送數(shù)據(jù)這么單調(diào)。隨著嵌入式系統(tǒng)技術(shù)在電子皮帶秤應(yīng)用上的深入，其網(wǎng)絡(luò)功能將更強(qiáng)更全.遠(yuǎn)程監(jiān)控將是電子皮帶秤發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。