淺談原煤自動(dòng)取樣機(jī)的二次開(kāi)發(fā)與實(shí)踐

韓偉

（阿榮旗蒙西水泥有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 162750）

1 原煤自動(dòng)取樣機(jī)概述

原煤是重要不可再生資源，也是水泥熟料企業(yè)重要的燃料，原煤的質(zhì)量直接影響水泥熟料成品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)成本，為了控制原煤質(zhì)量，減少人為作弊影響原煤熱值檢測(cè)結(jié)果，本公司上線一臺(tái)原煤自動(dòng)取樣機(jī)，該機(jī)器需要在有人操作的前提下，可以隨機(jī)在原煤運(yùn)輸車(chē)輛上采集3 個(gè)點(diǎn)或者4 個(gè)點(diǎn)的樣品并進(jìn)行破碎、混料、均化和打包，但是由于需要人員在線操作，導(dǎo)致運(yùn)輸車(chē)輛的司機(jī)和取樣員有較多接觸，且自動(dòng)取樣機(jī)無(wú)法排除車(chē)輛重復(fù)取樣、一車(chē)多樣等風(fēng)險(xiǎn)，近些年給公司檢測(cè)原煤帶來(lái)了很多弊端，為了解決這些問(wèn)題本公司利用C#語(yǔ)言重新開(kāi)發(fā)了原煤自動(dòng)取樣機(jī)的上位機(jī)控制系統(tǒng)，涉及到了一卡通系統(tǒng)的融合以及西門(mén)子的S7-200SMART、MODBUS TCP、OPC 協(xié)議語(yǔ)音提醒系統(tǒng)、電子車(chē)牌識(shí)別系統(tǒng)、LED 屏幕展示信息和監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)多方位展示系統(tǒng)工作狀態(tài)讓司機(jī)更容易使用系統(tǒng)。

1.1 C#

C#，讀作C Sharp，是微軟推出的一種基于.NET 平臺(tái)的、面向?qū)ο蟮母呒?jí)編程語(yǔ)言。是微軟公司在2000 年發(fā)布的一種新的編程語(yǔ)言，主要由安德斯·海爾斯伯格（ANDERS H）主持開(kāi)發(fā)，它是第一個(gè)面向組件的編程語(yǔ)言，其源碼會(huì)編譯成msil 再運(yùn)行。它借鑒了Delphi 的一個(gè)特點(diǎn)，與COM（組件對(duì)象模型）是直接集成的，并且新增了許多功能及語(yǔ)法糖。

1.2 S7-200Smart

高性能、高集成、更簡(jiǎn)約的SIMATIC S7-200 SMART是西門(mén)子為中國(guó)客戶(hù)量身定制的一款高性?xún)r(jià)比小型PLC 產(chǎn)品。結(jié)合西門(mén)子SINAMICS 驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品及SIMATIC 人機(jī)界面產(chǎn)品，以S7-200 SMART 為核心的小型自動(dòng)化解決方案將為客戶(hù)創(chuàng)造更多的價(jià)值。以太互聯(lián)，經(jīng)濟(jì)便捷，CPU 標(biāo)配PROFINET 接口，支持多種通信協(xié)議，可與PLC、觸摸屏、變頻器、伺服驅(qū)動(dòng)器、上位機(jī)等連網(wǎng)通信。本次改造功能就利用了網(wǎng)絡(luò)互連功能實(shí)現(xiàn)上位機(jī)控制系統(tǒng)和PLC 的通訊，以及PLC 之間的通訊。

1.3 OPC（OLE for Process Control）

OPC 技術(shù)是指為了給工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序之間的通信建立一個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)，在工業(yè)控制設(shè)備與控制軟件之間建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取規(guī)范。它給工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制，將硬件與應(yīng)用軟件有效地分離開(kāi)來(lái)，是一套與廠商無(wú)關(guān)的軟件數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)接口和規(guī)程，主要解決過(guò)程控制系統(tǒng)與其數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)交換問(wèn)題，可以在各個(gè)應(yīng)用之間提供透明的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。

1.4 Modbus

Modbus 由MODICON 公司于1979 年開(kāi)發(fā)，是一種工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。1996 年施耐德公司推出基于以太網(wǎng)TCP/IP 的 Modbus 協(xié)議：ModbusTCP。Modbus 協(xié)議是一項(xiàng)應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP 三種報(bào)文類(lèi)型。標(biāo)準(zhǔn)的Modbus 協(xié)議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網(wǎng)接口，采用master/slave 方式通信，本次改造工作采取的是以太網(wǎng)接口。

2 原煤自動(dòng)取樣機(jī)的技術(shù)改造工作的效應(yīng)

本次改造工作完成了防作弊（利用車(chē)輛的電子車(chē)牌和一卡通數(shù)據(jù)聯(lián)動(dòng)防止取樣后的車(chē)輛重復(fù)取樣和套牌取樣）和取樣機(jī)的無(wú)人值守運(yùn)行，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)之初未考慮到廠家的風(fēng)險(xiǎn)，在系統(tǒng)開(kāi)始實(shí)質(zhì)性開(kāi)展時(shí)取樣機(jī)廠家已解體，無(wú)法提供技術(shù)支持，遇到困難筆者并沒(méi)有氣餒，連續(xù)數(shù)天蹲守在取樣機(jī)旁，不斷地和取樣工作人員探討，摸清整個(gè)取樣機(jī)的工作流程，了解取樣機(jī)各個(gè)部分的機(jī)械組成，然后開(kāi)始檢測(cè)原有取樣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向，在此期間還發(fā)現(xiàn)一個(gè)偶然性錯(cuò)誤，取樣機(jī)配套的SIMATIC S7-200 SMART PLC 會(huì)不定期的死機(jī)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)停擺，而且無(wú)法在線處理，原來(lái)的處理方法是整個(gè)控制柜重新上電，重新上電后PLC 恢復(fù)初始狀態(tài)，但是取樣機(jī)再歸位的時(shí)候小車(chē)的正向、反向顛倒了，即原有取樣系統(tǒng)認(rèn)為小車(chē)應(yīng)該在最左邊，但是取樣機(jī)本體的小車(chē)卻在最右邊，這就造成了取樣機(jī)無(wú)法再次啟動(dòng)，需要值班人員手動(dòng)將取樣機(jī)小車(chē)開(kāi)到正確位置才能再次工作。

3 原煤自動(dòng)取樣機(jī)的技術(shù)改造工作的運(yùn)用

系統(tǒng)升級(jí)改造后，將廠家的控制系統(tǒng)棄用，重新在一卡通內(nèi)增加了取樣機(jī)的控制系統(tǒng)功能，實(shí)施后司機(jī)過(guò)磅完成后，根據(jù)取樣機(jī)的紅綠燈指示，停到取樣機(jī)的取樣位置看到取樣機(jī)的LED顯示屏提示系統(tǒng)正常的情況下即可刷卡取樣，系統(tǒng)根據(jù)車(chē)輛的卡片信息和電子車(chē)牌信息對(duì)比，防止重復(fù)取樣和套牌取樣的情況發(fā)生，并且是否是原煤車(chē)輛，如果所有先決條件都符合，系統(tǒng)即可生成取樣編號(hào)并自動(dòng)計(jì)算隨機(jī)取樣點(diǎn)并發(fā)送啟動(dòng)命令給取樣機(jī)本體，取樣機(jī)開(kāi)始取樣，系統(tǒng)同時(shí)發(fā)送提醒信息給化驗(yàn)室的取樣人員，告訴取樣人已有車(chē)輛開(kāi)始取樣（不顯示車(chē)號(hào)），軟件系統(tǒng)還會(huì)通過(guò)企業(yè)微信及時(shí)提醒取樣人員將樣品從樣品桶內(nèi)取出（如果院內(nèi)沒(méi)有等待的車(chē)但桶內(nèi)有沒(méi)有取出的樣品，會(huì)提示取樣人員盡快取樣；如果院內(nèi)有車(chē)，但是8 個(gè)樣品桶已均有樣品的情況下，會(huì)立即通知取樣人員取樣，并提示刷卡的司機(jī)禁止刷卡）?；?yàn)人員取樣的時(shí)候也會(huì)提醒司機(jī)正在取樣，無(wú)法刷卡，防止打包機(jī)突然轉(zhuǎn)動(dòng)傷人，取樣員在拿到樣品桶，并掃描樣品桶的電子標(biāo)簽時(shí)，系統(tǒng)會(huì)打印出來(lái)2 份該樣品的編號(hào)（僅顯示編號(hào)），1 份用于化驗(yàn)過(guò)程中標(biāo)識(shí)，另外1 份用于留樣，化驗(yàn)室整個(gè)化驗(yàn)過(guò)程都是根據(jù)標(biāo)號(hào)進(jìn)行化驗(yàn)，做好水分，在做彈桶熱量的時(shí)候也要輸入樣品編號(hào)，手動(dòng)確認(rèn)收貨的時(shí)候系統(tǒng)會(huì)通過(guò)企業(yè)微信發(fā)送信息給司機(jī)，司機(jī)接收到信息即可到原煤堆場(chǎng)卸貨后過(guò)皮重出廠，筆者們還寫(xiě)了一個(gè)小程序把彈桶熱量?jī)x的結(jié)果直接上傳到了一卡通的系統(tǒng)里面和進(jìn)廠車(chē)輛產(chǎn)生數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，第二天全分析人員上賬的時(shí)候，用掃描槍掃描編號(hào)條形碼后，系統(tǒng)解密車(chē)輛信息，上賬人員根據(jù)解密的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行ERP 系統(tǒng)的上賬操作。該系統(tǒng)實(shí)施后進(jìn)一步提升了原煤化驗(yàn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)透明性，也減少了司機(jī)與化驗(yàn)人員的直接聯(lián)系。在車(chē)輛刷卡取樣的同時(shí)完成車(chē)輛信息、供應(yīng)商信息等敏感信息全部采用數(shù)字編碼，以保證化驗(yàn)過(guò)程中的透明性，且不再需要專(zhuān)人操作取樣機(jī)進(jìn)行取樣，較大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率。2019-05-16T13：40：49 第一車(chē)自動(dòng)取樣開(kāi)始，截至目前，該系統(tǒng)完成取樣次數(shù)8 526 次，按每次取樣時(shí)間平均為6 min，代替人工工作852.6 h。

4 原煤自動(dòng)取樣機(jī)的技術(shù)改造工作中會(huì)遇到的問(wèn)題

在整個(gè)改造過(guò)程中，業(yè)務(wù)流程溝通比較復(fù)雜，由原煤進(jìn)廠、取樣機(jī)取樣到化驗(yàn)結(jié)果完成并上賬的整個(gè)流程涉及人員多，人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)參差不齊，且各個(gè)崗位均不了解其他崗位的業(yè)務(wù)操作，筆者需要把整個(gè)流程的各個(gè)環(huán)節(jié)串聯(lián)起來(lái)并進(jìn)行了優(yōu)化整合，雖然過(guò)程中出現(xiàn)了個(gè)別人員溝通不暢，但是筆者采取了非正式的溝通方式解決了該問(wèn)題，并取得各個(gè)環(huán)節(jié)的人員的大力支持。

取樣機(jī)采取的激光測(cè)距儀測(cè)量車(chē)輛是否就位，原有測(cè)量方案是車(chē)廂位于激光測(cè)距儀的前端的指定范圍內(nèi)系統(tǒng)即認(rèn)為車(chē)輛已到位可以開(kāi)始取樣，但在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)如果車(chē)輛沒(méi)有停到指定位置系統(tǒng)不能正確識(shí)別車(chē)輛長(zhǎng)度，隨機(jī)獲取的位置就會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致取樣轉(zhuǎn)頭不能正確取樣甚至轉(zhuǎn)壞車(chē)輛，且原來(lái)的上位機(jī)系統(tǒng)并未考慮到車(chē)輛的特殊性，部分車(chē)輛車(chē)廂并非平整而是呈前高后低的臺(tái)階狀態(tài)，因此原有取樣機(jī)的上位機(jī)控制程序Z軸隨機(jī)取時(shí)經(jīng)常會(huì)把車(chē)廂前段觸底而破壞車(chē)輛的機(jī)械部分，升級(jí)后上位機(jī)仍然采取隨機(jī)取樣的方式，但是隨機(jī)位置生成后進(jìn)行排序，將隨機(jī)點(diǎn)的最小Z軸位置放到最后，這樣設(shè)計(jì)后再?zèng)]有出現(xiàn)過(guò)轉(zhuǎn)透車(chē)廂的情況。

5 結(jié)論

如今互聯(lián)網(wǎng)+和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)已滲透到生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，作為水泥行業(yè)這種傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的工作者，通過(guò)本次技術(shù)改造引入眾多先進(jìn)技術(shù)，新、老技術(shù)的融合將企業(yè)管理更加拉上一個(gè)新的平臺(tái)，作為技術(shù)工作者深感欣慰，在日后的工作中筆者也將不斷學(xué)習(xí)新的知識(shí)并將先進(jìn)的技術(shù)引入到工作當(dāng)中，讓老設(shè)備換發(fā)新能力，給企業(yè)帶來(lái)新的工作方式。