串行通信聯(lián)網(wǎng)技術(shù)給力冶金自動化監(jiān)控領(lǐng)域

國際金屬加工網(wǎng)

        近些年來，冶金行業(yè)的自動化系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展得越來越快，生產(chǎn)中各環(huán)節(jié)的監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用也越來越多。由于串行通訊方式實現(xiàn)方便删顶，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(shù)來實現(xiàn)佑笋。但因以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線的廣泛應(yīng)用翼闹，一些與PLC等控制設(shè)備連接的監(jiān)控系統(tǒng)斑鼻，多采用以太網(wǎng)及現(xiàn)場總線的通訊方式蒋纬。其實現(xiàn)場總線與RS485在物理界面上是一致的，只是各種現(xiàn)場總線有自己的通訊協(xié)議而已坚弱∈癖福總體來講，串行通訊技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛荒叶，尤其是支持串口設(shè)備聯(lián)入以太網(wǎng)的接口裝置晾晕，會使串口設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)更加方便、應(yīng)用也會更加廣泛钻字。
        生產(chǎn)運營各環(huán)節(jié)中的串行通訊設(shè)備聯(lián)網(wǎng)狀況
        在冶金行業(yè)中窃等，串行通訊技術(shù)主要應(yīng)用于以下三個方面：
　　（1）生產(chǎn)工藝過程監(jiān)控系統(tǒng)哈痘；
　〉碜肌（2）生產(chǎn)中所涉及的各種能源產(chǎn)耗的計量監(jiān)控系統(tǒng)；
　《ε伞（3）生產(chǎn)過程中的原料烁讨、產(chǎn)品及半成品的計量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
　　下面結(jié)合冶金企業(yè)這三個方面的應(yīng)用實際径候，介紹一下用串行通訊技術(shù)進行智能設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的情況么养。
        生產(chǎn)工藝過程監(jiān)控系統(tǒng)
　　在生產(chǎn)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)速袁。尤其是稍早些的系統(tǒng)协固，由于當(dāng)時以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用還不普及溢傅，再加上計算機的價格較高，這樣的監(jiān)控設(shè)備往往只配備一套迹蛤，這種情況非常適合采用串行通訊方式∶裾洌現(xiàn)在這樣的系統(tǒng)大都采用了以太網(wǎng)或現(xiàn)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(shè)備盗飒。不過在有些工藝控制上嚷量，如連鑄機的生產(chǎn)監(jiān)控、軋鋼加熱爐監(jiān)控系統(tǒng)上樣的系統(tǒng)也有使用逆趣。
　　有些生產(chǎn)過程監(jiān)控系統(tǒng)蝶溶，并不采用與控制設(shè)備連接的方式，而是上位機通過串口連接數(shù)據(jù)采集模塊（甚至是控制模塊）或是帶有串口的智能儀表宣渗，實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中各種介質(zhì)的壓力抖所、溫度、流量的監(jiān)控痕囱。由于這樣的系統(tǒng)應(yīng)用靈活田轧，系統(tǒng)投資少，使用效果明顯鞍恢，所以應(yīng)用越來越多傻粘。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)上實施溶隅。這樣的系統(tǒng)既方便生產(chǎn)操作迹遏，又能進行歷史數(shù)據(jù)查詢、分析龄冀，對提高產(chǎn)品質(zhì)量有很大好處懒俊。另外，利用PLC通過RS485掛接多臺智能儀表圆如，采集現(xiàn)場溫度钮瘪、壓力、流量等數(shù)據(jù)游颅，對設(shè)備實施控制的模式湿铃，在近來投運的系統(tǒng)中也有采用。
2 能源產(chǎn)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(yīng)用越來越多隔造，而且系統(tǒng)的覆蓋范圍也越來越廣洲稽。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(chǎn)品成本的迫切需求刃勤；另一方面是數(shù)據(jù)采集設(shè)備和計算機設(shè)備的價格比過去有了大幅下降蚂朽，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掖蛤，節(jié)水工作日趨重要杀捻。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)蚓庭。該系統(tǒng)除了上層網(wǎng)絡(luò)外致讥，全部采用了串行通訊技術(shù)實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)。其中數(shù)據(jù)采集設(shè)備包括主采站器赞、串行通訊控制模塊（作分站）垢袱、多串口通訊卡、具有RS485的流量儀表港柜、串口數(shù)傳電臺（RS232）请契、RS485/422通迅中繼器。組成了如圖1所示的數(shù)采系統(tǒng)夏醉。

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在該系統(tǒng)中爽锥，多串口卡為4口RS485卡；分站為2串口的用戶可開發(fā)通訊控制器畔柔；電臺配有RS232串口可與計算機通訊匙杏；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(yuǎn)的計量點布橄，采用了無線通訊方式容燕。有線方式上設(shè)立分站拾碌，是依據(jù)單段上所連接設(shè)備的限制以及地理位置的限制設(shè)計的贼扩，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加合理耗述。該系統(tǒng)覆蓋了4千米范圍的計量點吻唐，采集了近50個計量數(shù)據(jù)乳的。主采站與企業(yè)主干網(wǎng)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武瘟。該系統(tǒng)對節(jié)約水利資源硼环，發(fā)揮了重要作用。
　　水計量數(shù)采系統(tǒng)投入運行后茴典，我們企業(yè)又實施了煤氣計量數(shù)采系統(tǒng)狰宗。實施煤氣計量數(shù)采系統(tǒng)不僅是為了是煤氣數(shù)據(jù)可以進行實時檢測，主要原因是因為企業(yè)內(nèi)部所生產(chǎn)的煤氣種類多樣消院，利用計算機進行數(shù)據(jù)采集甘沾，對流量數(shù)據(jù)可以進行溫度、壓力補償穴店，還可以根據(jù)不同煤氣的不同熱值情況進行補償撕捍。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(shù)采模塊泣洞，接收常規(guī)儀表的4-20mA信號忧风，通過RS485與上位機進行連接默色，組成串行系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)。系統(tǒng)共有50多個采集點的溫度狮腿、壓力及熱值數(shù)據(jù)腿宰，覆蓋范圍約3千米。系統(tǒng)投運以來運行穩(wěn)定可靠缘厢。該系統(tǒng)數(shù)采部分的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖2所示吃度。

目前，我們企業(yè)正在計劃將所有能源儀表全部入網(wǎng)贴硫，包括電力规肴、氧氣、氮氣和壓縮空氣夜畴，仍采用串行通訊方式塞姻，并計劃與水系統(tǒng)容于一體，使全公司所有的能源數(shù)據(jù)都采集進機的惕。實現(xiàn)能源計量工作的現(xiàn)代化管理尺澜。
物資計量數(shù)據(jù)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(lián)網(wǎng)补屎，但網(wǎng)絡(luò)連接結(jié)構(gòu)都不大相同厅肩。物資計量網(wǎng)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臣搏。將各個計量站的上位機進行聯(lián)網(wǎng)并將數(shù)據(jù)匯總到服務(wù)器的上層聯(lián)網(wǎng)方式就各有不同了禽制。有些上層網(wǎng)也采用RS485串行通訊方式，但這種方式規(guī)模不宜過大陨否，而且地理位置也不宜太遠(yuǎn)膜却。該方式如圖3所示。

圖3 物資計量數(shù)據(jù)采集

　　采用這種方式還需要用戶自己開發(fā)數(shù)據(jù)提交的驅(qū)動程序殃通，軟件開發(fā)復(fù)雜攘默。還有的企業(yè)采用MODEM進行上層組網(wǎng)，這種方式因速度制約昔搂，基本不能實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實施傳送玲销。近來又出現(xiàn)了利用電話線VDSL或MSDSL及電話線路進行組網(wǎng)的方案，但對電話線路質(zhì)量和線路距離要求嚴(yán)格摘符，否則易出現(xiàn)通訊故障贤斜。
結(jié)束語
　　由于串行通訊技術(shù)有著實現(xiàn)簡便、系統(tǒng)集成費用低以及通訊距離遠(yuǎn)（RS485/422）等特點逛裤，所以瘩绒，串行通信聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅在冶金自動化領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，在其他各個行業(yè)的應(yīng)用也都很廣泛。盡管以太網(wǎng)技術(shù)和現(xiàn)場總線的通訊方式發(fā)展很快草讶，但伴隨著多種通訊方式可以融合并存的發(fā)展趨勢洽糟，串行通訊技術(shù)仍會保持廣泛的應(yīng)用前景。

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