微型PLC与无线数传电台在攀成钢新区能源数据采集中的应用.pdf

第 3 2卷第 1 期 2 0 1 0年 2月 四川冶金 S i c hu a n Me t a l l u r g y Vo 1 ． 3 2 No ． 1 F eb ．， 2 01 0 微型 P L C与无线数传 电台在 攀成钢新 区能源数 据 采集 中的应用 孙 庆 攀钢集团成都钢钒有限公司， 成都6 1 0 3 0 3 【 摘要】 攀成钢能源计量点多， 并且分布范围宽， 各种计量设备品种繁多。准确， 可靠， 及时地计量能源数 据对系统设计是一个课题， 对于提高计量管理水平也有相当意义。 【 关键词】 无线传揄P L C 数据累积 APPLI CATI oN oF M I CRo PLC AND W I RELES S DATA R AD I o ON E NE R GY DA T A AC QU I S I T I ON 0F N E W PLANT AREA oF PGG CS S T S u n Q i n g P a n g a n g G r o u p C h e n g d u S t e e l V a n a d i u m C o ． ，nd ，C h e n g d u 6 1 0 3 0 3， C h i n a [ A b s t r a c t ] E n e r g y m e t e ri n g p o i n t s ， b e i n g e q u i p p e d w i t h p l e n t y a n d v a r i o u s t y p e s o f m e t e ri n g d e v i c e s ， a r e w i d e l y d i s t r i b u t e d i n t h e n e w p l a n t a r e a o f P GG C S S T ． I t i s a n i mp o r t a n t t a s k i n s y s t e m d e s i g n t o me a s u r e e n e r g y da t a a c c u r a t e l y， r e l i a b l y a n d t i me l y， wh i c h a l s o ma t t e r s a l o t i n i nc r e a s i n g t h e l e v e l o f me t e r i n g ma n a g e me nt ． [ K e y w o r d s ] w i r e l e s s t r a n s f e r ， P L C， d a t a a c c u m u l a t i o n 1 前 言 计量管理工作是企业 的一项基础工作、 是质量 管理的组成部分 ， 生产一线离不开计量。因此 ， 只有 搞好计量这项基础工作， 才能促进企业 的生产 和产 品质量的提高。 成都钢铁有限公司的能源计量 系统 目前情况 为 根据仪表台帐和现场核实 ， 现在我厂一级 ， 二级 计量点有 3 0 0余点。测量介质涵盖工业水 ， 处理水 ， 天然气 ， 压缩空气 ， 氧气 ， 氮气 ， 氩气 ， 蒸汽等。各类 计量设备种类 繁多， 包括 电磁流量计 ， 超声 波流量 计 ， 孔板 ， 旋进旋出流量计 ， 机械直读表 ， P L C等。 目前我厂能源计量存在着各种计量仪表参差不 齐、 校准不一； 现场各计量点遍布全厂， 非常分散， 范 围约在 2 0 公里。现在还是使用人工抄表方式进行 计量数据的统计。现场人工抄表存在数据更新不及 时， 有一定的时间滞后性 ， 同时人工抄表也存在误差 大 ， 使一级生产单位的计量数据和计量管理部门的 计量数据不一致， 严重浪费企业的生产资源， 增加企 业的生产成本 。 2系统简介 由于能源计量点相当分散 ， 各点之间距离遥远。 如采用传统的布线方式， 施工难度大， 投资也大， 采 用可靠的无线通讯将是一个选择。本采集系统在新 区自动化办公楼设立一个主站 ， 在各分散能源计量 点设立分站 ， 各分站的数据 由西门子 s 72 0 0系统 进行采集 ， 无 线数 据通 讯采 用美 国 D A T A L I N C G R O U P的 S MR 8 1 0 E完成 ， 组成无线局域 网。所有 数据汇总到新厂 区 自动化 办公 室， 设立总监控室。 由计算机 自动计 算 ， 定 时生成报表， 每 日的实时数 据 、 数据趋势图、 历史数据 、 数据预警提示等。 作者简介 孙庆， 男 ， 从事自动化仪表和 P L C方面的调试和维护工作。 第 1 期 S i c h u a n Me t a l l u r g y 3 系统设计 3 ． 1 系统硬 件配置 3 ． 1 ． 1 采集 站采用 西 门子公 司 的 s 72 0 0微 型 P L C， 负责数据 的采集 ， 运算。本 系统采 用西 门子 C P U 2 2 6 C N C P U， 它具有极高的可靠性 ， 最大扩展 至 2 4 8路数字量 I ／ O点或 3 5路模拟量 I ／ O点 ， 具有 2 6 K字节程序和数据存储空间。I ／ 0端子排可很容 易地整体拆卸 ， 便于维护。其速度完全能够满足数 据的运算和采集 ， 关键在于它结构简单 ， 安装要求不 高， 价格相对便宜。 3 ． 1 ． 2 工业级无线 M O D E M。本系统采用 D A T A L I N C公司的 S MR 8 1 0 E无线数传电台负责采集站和 主站的通讯。通过在 2 ． 42 ． 4 8 3 G H Z频段应用智 能频谱调频技术， 在无阻隔的情况下 ， 通讯距离可达 3 2 公里。采用技术先进、 性能良好的高端无线通讯 设备， 保证了通讯的稳定性和安全性， 保障了生产的 运行。不依靠其他第三方通讯网络便可正常工作， 使得操作人员可轻松地通过控制室计算机对远程现 场从站的的工作进行实时操作。由于使用无线的方 式 ， 将来可 以随意扩充子站， 增加了系统的灵活性。 利用无线通讯解决现场很多距离分散 ， 走硬电缆不 便施工 的问题。更为重要 的是本系统只需一次性投 入资金 ， 正常生产时不会产生其他任何费用 ， 真正最 大程度地降低 了系统成本及使用费用。 网络拓扑图如下 该系统采用无线链路点对多点方式进 行信号传输， 1 ～ 6 号站的数据均能实时 传送给位于第二综合大楼的主控制室 说明1 6 睬 集站通过数传电台和主站构成局域网 I P 定义为1 9 2 ． 1 6 8 ． 1 0 0 ． 1 1 9 2 ． 1 6 8 ． 1 0 0 ．13 图 1 攀成钢新区能源计量无线传输系统示意图 说明 1 } 采集站通过数传电台和主站构成局域网； I P定义为 1 9 2 ． 1 6 8 ． 1 0 0 ． 1 一l 9 2 ． 1 6 8 ． 1 0 0 ． n 3 ． 2系统软件 配 置 3 ． 2 ． 1 上位机监控程序开发软件采用北京亚控 的 组态王软件。其具有 能够实时显示数据 ， 保存历史 图 2 数据 ， 历史数据查询 ， 显示趋势 曲线。支持各个 主要 厂家的P L C ， 支持多种通讯方式， 选择灵活。支持各 种数据库 S Q L S e r v e r 、 O r a c l e ， 另外还可 以选择北京 四川冶金 第 3 2卷 亚控自己研发的实时数据库 K i n g H i s t o r i a n 来保存数 据。打印报表等功能。 3 ． 2 ． 2 编程软件采用 V 4 ． 0 S T E P 7 Mi c r o WI N S P 4 。 采用该软件对 s 7 2 0 0编程 ， 实现应用程序的开发 和调试。该软件界面友好 ， 图形化编程， 使用方便。 3 ． 2 ． 3 通讯软件 K E P S e r v e r E x V 4 ． 0 。使用该软件 实现组态王和西 门子 s 72 0 0 P L C的通讯 ， 实现数 据的传输。并且可以作为一台 O P C服务器， 为其他 计算机提供数据 。 4 软件功能的实现 1 实时数据的采集 数据 的采集关键就在于数据的准确性 和及 时 性。要使数据准确， 首先保证采集信号不受干扰， 误 差小。利用屏蔽电缆布线可以有效解决信号的干扰 问题。其次采用高精度仪器对仪表进行校检， 减小 仪表本身的误差。因为 A ／ D 模／ 数 、 D ／ A 数／ 模 转换之间的对应关系 ， S 7 2 0 0 C P U内部用数值表 示外部 的模拟量信号 ， 两者之间有一定的数学关系。 西门子的模拟量模块的输入范围是 02 0 mA对应 0 3 2 0 0 0 。因此模拟量的输入／ 输出都可以用下列的 通用换算公式换算 O v [ O s hO s 1 I vI s 1 ／ I s hI s 1 ] Os l 其中 O v 换算结果 I v 换算对象 O s h 换算结果 的高限 O s l 换算结果的低限 I s h 换算对象的高限 I s l 换算对象的低限 如下图所示就能很方便的算出实时数据大小 S M 0 图 3 2 数据累积 得到实时数据之后 ， 就可以计算出流量的累积 值。如果算法存在缺陷， 那么累积的数据将会有非 常大误差 ， 算法的优与劣关 系着累积数据的准确与 否。S T E P 7中的浮点数精确到 6位小数。因此当 输入浮点常数时， 最多只能指定 6 位小数。计算的 精度为 6个小数位数意味着加法 ABA， 如果 A 大于 B1 0的 y次方， Y 6 ， 那么 1 0 0 0 } 0 0 0 01 1 0 0 0 0 0 0 0 0 。显然这种误差是不能容忍的。因此要 避免浮点数直接相加进行累积， 而采用西门子取整 指令 T R U N C， 将浮点数取整 ， 再将取整后 的尾数相 加 ， 这样就能最大的避免算法的误差。如下所示 精度的算法问题解决以后 ， 才能进行下一步的 计算。如果把上面那段程序放在主循环中， 但是每 次程序的循环扫描时间是不定的， 如果要求不是很 高， 采用 T O N定时器进行秒脉冲定时来实现数据的 累积也是可行的。如何更好 的提高数据 的准确度 呢s 72 0 0提供 二个 定 时 中断定 时器 ， S MB 3 4 ／ S MB 3 5 。中断定时计 时精确 ， 利用他们就可以很精 确的以秒为单位进行累积运算而不受程序扫描时间 第 1 期 S i c h u a n Me t a l l u r g y 2 9 图 8 历史报表查询 塑 娶 ～ 一 毪 ～ | 二 ～ ⋯ ～ 一 ～ 一 ⋯ 一 ～ ⋯ 一 _～ l ～ ⋯l l 一 | 立 一 ～ 量 ～ 一 ⋯ ⋯ ⋯一 ～ 一 ⋯ ⋯～ ⋯⋯ ⋯ ～ 一 ～ l 整 一 ～ 一。 ＼ 瓴 l 啦 荨 琵 琶 。 毫 __ 毽 _ l 疆l _ l 骜 啬砖 遵 售 } 茬 露 }} 蠹 誊 矗誊 。 | 毒 强 l 譬 矗 强 誊 矗 曩 } 硅 鼍{ 董。毪 弧 t 警 蛩强 -4 l 本站点、 查 ’嘲年 d a t a 1 ．Y e a r ； 本站点喳 囱月 d a t a 1 ． Mo n t h ． 本站点、 查淘H d a t a 1 ． D a y ； 本站点懂 ．嘲时 d a t a Z ,．H o u r ； 本站点幢 询分 d a t a 2 ． M i n u t e ； f 『 j g 查询日期控薛与之关联 Po n g S t a r t T i me ； 自蹙义一个整型变量 s t a 『 t T i m c H T c 0 n v c r t T i m c 站点＼ 查询年， 本站点I 查．囱月， 本站点、 查．囟日， 本站点＼ 查询时 本站点1 壹’囱分． o I滕 指定孵时嘲搭式 年，月，日， l o ng St ar t TI m e lS t a r t Ti me 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72带钢 质量统计数据 可 以看 出 ， S t 3 72带 钢性能稳定 ， 显微 组织 良好。川威 S t 3 7 2带钢的开发 自2 0 0 7年 3月开发至今为国内 多家轿车用钢生产厂家提供 S t 3 7 2产品 1 0 0 0 0余 吨， 产品各项技术性 能指标完全满足用户和相关标 准要求 ， 产品综合合格率均达 9 9 ． 7 5 ％ ， 所有试制产 品全部获得用户认可和好评。 川威 S t 3 7 2的成功开发， 极大的丰富了川威 钢铁产品结构。通过 S t 3 72的成功开发 ， 川威对 含铝钢的技术和控制水平又上了一个新 台阶。 参考文献 1 ． 郭玮 ， 褚建东 ， 赵 志毅 ， 等． 唐 钢冷连轧 低碳薄板 深冲性 能的研究 [ J ] ． 轧钢， 2 0 0 7 ， 2 4 4 1 1 一 l 5 ．