現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在軋鋼在線(xiàn)測試系統的應用

1、引言　　

鋼材軋制前對鋼坯出爐溫度進(jìn)行檢測是保證軋鋼質(zhì)量的一項重要措施。傳統的人工測試難以保證產(chǎn)品質(zhì)量，生產(chǎn)效率較低，實(shí)現軋鋼在線(xiàn)的溫度和支數自動(dòng)測量具有重要意義。由于軋鋼線(xiàn)距離遠，采用現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )結構可有效降低系統造價(jià)。

現場(chǎng)總線(xiàn)是一種應用于工業(yè)控制的計算機網(wǎng)絡(luò )，完備的網(wǎng)絡(luò )系統支持7層協(xié)議，如lonworks和profibus，這種網(wǎng)絡(luò )可以通過(guò)網(wǎng)關(guān)和INTERNET/INTRANET相連，組成較大系統。簡(jiǎn)化3層協(xié)議以其結構簡(jiǎn)單、產(chǎn)品品種全、使用方便，在小型自動(dòng)化系統中仍被廣泛應用，如CAN，RS-485等網(wǎng)絡(luò )。本系統采用RS-485標準總線(xiàn)技術(shù)，集數據的采集、處理及網(wǎng)絡(luò )通訊為一體，實(shí)現了鋼坯出爐的溫度采集和實(shí)時(shí)監測。利用兩個(gè)輻射測溫儀判斷鋼坯行走方向，并實(shí)現鋼坯支數計數。

2、系統組成及工作原理　　

一個(gè)RS-485總線(xiàn)結構的鋼坯在線(xiàn)測試網(wǎng)絡(luò )。網(wǎng)絡(luò )的五個(gè)節點(diǎn)分布在現場(chǎng)的不同位置，對應的智能單元分別為兩個(gè)分光比色輻射溫度測試儀、兩個(gè)溫度顯示報警儀表和一個(gè)大屏幕顯示器。調度計算機經(jīng)COMl通訊口通過(guò)RS232C到RS485轉換器ADAM4520向網(wǎng)絡(luò )的各節點(diǎn)發(fā)布命令，協(xié)調與各智能單元之間49數據通訊?！　?BR>
分光比色輻射溫度測試儀由本單位研制，該儀表采集兩路不同波長(cháng)的光強經(jīng)過(guò)內置單片機系統的數據處理后，以RS485總線(xiàn)標準輸出測試鋼坯的溫度峰值、溫度谷值、溫度均值和溫度即值等多種數據。圖1中的兩個(gè)測溫輻射測溫儀功能相同，一塊稱(chēng)作主測儀，另一塊稱(chēng)作輔測儀。主測儀負責采集鋼坯均值溫度和峰值溫度；輔測儀配合主測儀判斷鋼坯行進(jìn)方向，并對支數進(jìn)行加1或減l計數。大屏幕LED顯示器顯示當前日期、時(shí)間、鋼壞溫度均值和鋼壞支數等信息。兩個(gè)溫度顯示表分別安裝在兩個(gè)操作間內，通過(guò)RS-485總線(xiàn)接收主機數據，顯示鋼壞溫度均值并給出報警信號。微型打印機以串行方式與主機的COM2通訊口連接，在線(xiàn)紀錄超限報警信息。

3、系統軟件設計　　

系統的軟件設計分為五大功能模塊：溫度采集、網(wǎng)絡(luò )通訊、溫度報警、文件管理及鋼坯計數等。系統程序在window98系統下VB6.0軟件開(kāi)發(fā)，界面由四部分組成。第一部分是菜單命令窗口；第二部分是數據顯示窗口，以滾屏方式顯示數據；第三部分是狀態(tài)窗口，位于屏幕底端，用于顯示當前的設置參數、系統運行狀態(tài)及超限報警信息；第四部分專(zhuān)門(mén)用于顯示當前日期和時(shí)間。通過(guò)菜單操作可實(shí)現運行、打印、參數設置、暫停、退出及幫助等多項功能?！　?/P>

根據不同任務(wù)的工作特點(diǎn)，軟件采用前臺和后臺并行運行的連續工作方式。前臺一般采用菜單命令的直接操作方式，例如：歷史數據打印和當前數據打印、溫度超限值設定和鋼坯支數的修改操作等。而后臺則是系統實(shí)時(shí)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò )通訊、鋼坯計數、數據存盤(pán)、溫度超限報警等?！　?/P>

3.1網(wǎng)絡(luò )通訊協(xié)議及程序實(shí)現　　

網(wǎng)絡(luò )工作方式采用主機調度按優(yōu)先級分時(shí)聯(lián)絡(luò )的工作方式，通訊波特率為9600bps，字符格式為1個(gè)起始位，8個(gè)數據位，1個(gè)停止位，元奇偶校驗的標準異步格式?？偩€(xiàn)上的設備均為本單位研制的產(chǎn)品，通訊協(xié)議兼容研華ADAM4000系列。

命令語(yǔ)法中，第一個(gè)字符（如：#、>和@）表示命令的定界符；AA表示指定設備的十六進(jìn)制地址碼，例如：本系統主測儀表的地址為0BH、輔測儀表為0CH；N為溫度類(lèi)別，0為即值，1為峰值，2為谷值，3為均值；每個(gè)命令以回車(chē)字符結束。如果總線(xiàn)設備檢測到通訊錯或指定的地址不存在時(shí)，則不應答，程序設計時(shí)給出故障信息并作處理；如果正確，則執行相應操作，并返回數據或信息。由于VisualBasic能夠快速創(chuàng )建Windows應用程序，功能強大，容易學(xué)習和掌握，維護方便，因此，VB編寫(xiě)工業(yè)控制軟件較為普遍。VisualBasic的MsComm控件為應用程序提供完善的串行通訊功能，能夠滿(mǎn)足系統通訊軟件的編程要求。下面程序段完成了命令發(fā)送?！　?/P>

系統與各節點(diǎn)的通訊時(shí)，如果響應信息超時(shí)或出現故障，將導致采集數據丟失甚至造成系統故障，所以通訊過(guò)程使用了兩個(gè)定時(shí)器控件，一個(gè)用于發(fā)送命令，實(shí)例為timComm_Timer，定時(shí)器的觸發(fā)間隔為100ms。另一個(gè)定時(shí)器控件實(shí)例timCom-mErr_Timer用于檢測通訊系統的異常，即當每次通訊超過(guò)70ms沒(méi)有響應時(shí)，該定時(shí)器進(jìn)行錯誤處理并轉向下一個(gè)單元的命令發(fā)送。TimComm_Timer事件發(fā)生時(shí)，還使用一個(gè)定時(shí)器定時(shí)10s，更新大屏幕的日期和時(shí)間等四組數據?！　?/P>

在OnComm事件發(fā)生時(shí)，根據任務(wù)完成數據處理。接收數據的通訊程序段如下：

當MSComm控件的CommEvent屬性的值變化時(shí)，就產(chǎn)生OnComm事件。本系統的OnComm事件主要用來(lái)捕獲來(lái)自系統的數據并進(jìn)行處理。數據處理主要包括四項任務(wù)：鋼坯計數、滾屏顯示、數據存盤(pán)及文件管理、溫度超限報警。OnComm事件發(fā)生時(shí)，關(guān)閉檢測通訊錯誤定時(shí)器timComm_Timer，表示本次通訊成功?！?/P>

3.2鋼坯支數計量方法　　

本系統是在鋼坯出爐時(shí)測試鋼坯溫度并記錄鋼坯支數。軋制時(shí)可能由于軋滾故障，造成軋線(xiàn)停滯，由此造成剛出爐的鋼坯停滯或回爐。因此，支數計量需要判斷鋼坯的行進(jìn)方向，出爐時(shí)，支數加1，因爐時(shí)支數減1。系統中采用兩個(gè)輻射測溫儀根據鋼坯進(jìn)入視區的先后次序判斷鋼坯行進(jìn)方向，并根據方向對鋼坯支數進(jìn)行加1或減1計數。正常情況下，出爐鋼坯在1100℃左右，設定有鋼坯通過(guò)的闋值溫度為900℃。安裝時(shí)，兩個(gè)測溫儀測溫點(diǎn)間距2m，鋼坯長(cháng)度4m左右，鋼坯通過(guò)時(shí)，兩個(gè)測溫儀能同時(shí)測到有鋼通過(guò)。鋼坯在溫度測試點(diǎn)上有正向通過(guò)、反向通過(guò)、停滯→段時(shí)間、前后移動(dòng)等多種情況。testBillet過(guò)程是在OnComm事件處理程序中調用的，由狀態(tài)變量StateVar指示錮坯通過(guò)測溫儀時(shí)各種狀態(tài)。沒(méi)有鋼坯通過(guò)StateVar=0，此時(shí)，程序讀取兩個(gè)測溫儀數據，當主測溫儀大于900℃，輔測溫儀小于900℃，鋼坯正向進(jìn)入視區，置StateVar=1，進(jìn)入正向過(guò)程鋼坯測試；當輔測溫儀大于900℃，主測溫儀小于900℃，鋼坯反向進(jìn)入視區，置StateVar=2，進(jìn)入反向過(guò)程鋼坯測試。正向過(guò)程鋼坯測試，判斷是否正向結束，如果正向結束，支數加1，并計算均值和峰值；否則，鋼坯在測試點(diǎn)回爐，程序返回。反向過(guò)程鋼坯測試，則判斷鋼坯是否反向結束，如果反向結束，支數減1；否則是測試點(diǎn)的鋼壞移動(dòng)，支數不變。

4、結束語(yǔ)　　

采用RS-485總線(xiàn)技術(shù)，簡(jiǎn)化了現場(chǎng)布線(xiàn)，降低了系統成本。軟件設計采用windows98下VB6.0設計，充分利用了可視化編程語(yǔ)言提供的強大功能，界面友好，編程簡(jiǎn)單，維護方便。采用雙測溫儀進(jìn)行溫度測量和判斷鋼壞行進(jìn)方向，完成對復雜鋼壞運行情況下鋼壞支數的計數功能。該系統經(jīng)過(guò)濟南鋼鐵公司的近一年的現場(chǎng)運行，證明系統功能完善，性能穩定，測溫精度高，使用方便。產(chǎn)品配置:輻射測溫儀適用領(lǐng)域及情況：鋼材軋制領(lǐng)域。