研華數(shù)據(jù)采集板卡在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用

1、研華數(shù)據(jù)采集板卡在熱軋帶鋼生產(chǎn)線中的應(yīng)用吳建光寶山鋼鐵股份有限公司分公司熱軋廠設(shè)備管理室 200941摘要:本文介紹了采用研華610H工控機(jī)及研華數(shù)據(jù)采集板卡在寶鋼熱軋2050產(chǎn)線中進(jìn)行產(chǎn)線數(shù)據(jù)采集的應(yīng)用情況,該項(xiàng)目取得了良好的應(yīng)用的效果。關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)采集熱軋帶鋼研華工控機(jī)動態(tài)鏈接庫1. 背景介紹在現(xiàn)代化熱軋帶鋼生產(chǎn)過程中,離不開生產(chǎn)部門對產(chǎn)品實(shí)時(shí)控制的要求和質(zhì)檢部門對產(chǎn)品質(zhì)量的最終檢測。而對于熱軋帶鋼產(chǎn)品來說,帶鋼寬度、厚度、溫度、速度是最基本也是最重要的生產(chǎn)過程參數(shù)。寶鋼集團(tuán)寶鋼股份分公司2050熱軋廠質(zhì)檢站原有的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是依靠記錄儀根據(jù)實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù),在記錄紙上繪制曲線圖,數(shù)據(jù)不易保

2、存,查閱比對困難。為提高勞動生產(chǎn)效率,擬開發(fā)一套數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),采集帶鋼生產(chǎn)過程中的寬度、厚度、溫度、速度等數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)顯示并保存到數(shù)據(jù)庫中,以供質(zhì)檢部門和現(xiàn)場技術(shù)工程師對生產(chǎn)過程進(jìn)行分析,以改進(jìn)生產(chǎn)工藝,提高控制精度和產(chǎn)品質(zhì)量。2. 系統(tǒng)要求模擬信號共11路,分別是粗軋寬度、厚度、溫度、速度、精軋溫度、寬度、厚度、速度、卷取溫度、寬度、速度,都為±10V或0-10V信號數(shù)字量信號共3個(gè),分別是粗軋咬鋼信號、精軋咬鋼信號和卷取咬鋼信號。 圖1帶鋼生產(chǎn)線各信號分布圖基本功能要求:(1能夠采集各模擬量信號,經(jīng)處理后能在實(shí)時(shí)終端中實(shí)時(shí)顯示各模擬量隨時(shí)間變化的趨勢圖。(2能夠接受過程機(jī)發(fā)送的帶鋼

3、設(shè)定值并與曲線對應(yīng)顯示。(3能夠?qū)?shù)據(jù)及帶鋼信息保存在數(shù)據(jù)庫中,通過離線瀏覽終端可以進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢,數(shù)據(jù)可導(dǎo)出,畫面可打印。(4系統(tǒng)簡潔,響應(yīng)迅速,維護(hù)方便。在市場中可以選擇的數(shù)據(jù)采集設(shè)備有小型PLC(DCS,還有基于PC的數(shù)據(jù)采集卡,不過PLC(DCS系統(tǒng)的設(shè)備投入較高,且由于我們的點(diǎn)數(shù)比較小,沒有信號輸出的要求,所以宜采用成本低廉、開發(fā)周期短、性能可靠的數(shù)據(jù)采集板卡作為最佳選擇。為此我們選擇了研華工控機(jī)+研華數(shù)據(jù)采集卡的解決方案。3. 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖2所示:研華數(shù)據(jù)采集服務(wù)器PCI-1713PCI-1730現(xiàn)場模擬和數(shù)字信號實(shí)時(shí)終端圖2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)主要由數(shù)

4、據(jù)采集設(shè)備、實(shí)時(shí)終端和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器三部分組成。采集設(shè)備與現(xiàn)場的儀表設(shè)備相連,通過采集標(biāo)準(zhǔn)的模擬信號量,收集生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù),并保存到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫中。帶鋼設(shè)定的獲得,是通過服務(wù)器與過程控制機(jī)之間通過TCP/IP發(fā)送數(shù)據(jù)電文來實(shí)現(xiàn)設(shè)定數(shù)據(jù)的傳輸。所有收集到的數(shù)據(jù)存儲在數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中,通過編寫畫面應(yīng)用軟件,讀取服務(wù)器中數(shù)據(jù)庫并顯示,顯示畫面實(shí)時(shí)刷新。3.2硬件平臺配置如下:工控機(jī) 研華IPC-610H模擬量數(shù)據(jù)采集卡:研華PCI-1713(配PCLD-881B端子板數(shù)字量數(shù)據(jù)采集卡:研華 PCI-1730(配PCLD-880端子板連接電纜:高速DB-37雙屏蔽電纜 研華 PCL-10137

5、H-3實(shí)時(shí)終端:DELL Dimension 4700 ×4離線數(shù)據(jù)查詢終端:DELL Dimension 4700數(shù)據(jù)庫服務(wù)器:DELL PowerEdge 4600(1PCI-1730是一款PCI總線的32路隔離數(shù)字量輸入/輸出卡,隔離保護(hù)電壓可達(dá)到2500VDC。它是要求采取高電壓隔離工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。此外,所有輸出通道都提供高電壓保護(hù)。主要特點(diǎn):32路隔離DIO通道(16路輸入和16路輸出32路TTL電平DIO通道(16路輸入和16路輸出高輸出驅(qū)動能力隔離I/O通道高電壓隔離(2500VDC中斷能力2個(gè)20針接口用于隔離數(shù)字量I/O通道,2個(gè)接口用于TTL數(shù)字量I/O通道

6、用于隔離輸入和輸出通道的D型接口(2PCI-1713是一款PCI總線的32路隔離高速模擬量輸入卡。它提供了32個(gè)模擬量輸入通道,采樣頻率可達(dá)100KS/s、12位分辨率及2500VDC的直流隔離保護(hù)。主要特點(diǎn):2500VDC隔離保護(hù)32路單端或16路差分模擬量輸入,或組合輸入方式12位A/D轉(zhuǎn)換分辨率A/D轉(zhuǎn)換器的采樣速率可達(dá)100KS/s每個(gè)輸入通道的增益可編程卡上4K采樣FIFO緩沖器支持軟件、內(nèi)部定時(shí)器觸發(fā)或外部觸發(fā)3.3軟件平臺3.3.1采集卡的編程利用PCI-1713進(jìn)行Windows應(yīng)用程序開發(fā),可以有三種方法。利用研華光盤中附帶的Geni DAQ Development開發(fā)環(huán)境,

7、這是研華針對PCI系列板提供的標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境,其優(yōu)點(diǎn)是針對性強(qiáng),缺點(diǎn)是不是通用的開發(fā)環(huán)境,程序移植性較差;由用戶自行開發(fā)針對底層硬件的驅(qū)動程序,這種方法靈活性最大,代碼執(zhí)行效率也高,可以充分發(fā)揮硬件的性能,但是要求開發(fā)者具有相當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)軟、硬件水平;采用通用的開發(fā)環(huán)境(Visual Studio,Delphi等調(diào)用研華提供的標(biāo)準(zhǔn)動態(tài)鏈接庫文件,采用這種方法可以在一定的程度上降低程序開發(fā)的難度,易于安裝,易于診斷,易于編程,并且研華在這方面的資料和例程比較豐富,在提供較好靈活性地同時(shí),提供相對于第一種方法更好的移植性。因此在我們采用第三種開發(fā)方法。本系統(tǒng)采用Microsoft Windows 20

8、00操作系統(tǒng),數(shù)據(jù)庫采用Microsoft SQL SERVER 2000,開發(fā)工具使用Microsoft Visual Studio 6.0。采用調(diào)用研華提供的系統(tǒng)動態(tài)鏈接庫文件進(jìn)行編程。軟件結(jié)構(gòu)如下3圖所示: 圖3 軟件結(jié)構(gòu)圖 圖4 數(shù)據(jù)采集程序界面圖4中顯示的是數(shù)據(jù)采集程序的主界面,其中間是數(shù)值顯示部分,模擬信號共11個(gè),分別是粗軋寬度、厚度、溫度、速度,精軋溫度、寬度、厚度、速度,卷取溫度、寬度、速度;數(shù)字信號共三個(gè),分別是粗軋咬鋼信號,精軋咬鋼信號和卷取咬鋼信號。11路模擬信號按每秒鐘5次的頻率更新,當(dāng)信號前面的黃色圓圈變紅的時(shí)候說明正在讀數(shù)。三個(gè)數(shù)字信號實(shí)時(shí)讀數(shù),當(dāng)提示圓圈變紅的時(shí)

9、候說明信號為高電平(有效,為黃色的時(shí)候說明信號為低電平(無效。粗軋采樣時(shí)刻:當(dāng)帶鋼頭部到達(dá)R4 時(shí),采集工作站獲得該信號,開始對粗軋的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,同時(shí)過程機(jī)發(fā)送帶鋼數(shù)據(jù)信息。精軋采樣時(shí)刻:當(dāng)帶鋼頭部到達(dá)F7 時(shí),采集工作站獲得該信號,開始對精軋的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,同時(shí)過程機(jī)發(fā)送帶鋼數(shù)據(jù)信息。3.3.2 數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示由分散在各操作臺的實(shí)時(shí)終端完成,如下圖5所示。畫面顯示信息主要包括:厚度曲線,溫度曲線,寬度曲線,以及帶鋼數(shù)據(jù)。畫面分成實(shí)時(shí)顯示畫面,歷史數(shù)據(jù)顯示畫面。實(shí)時(shí)畫面顯示當(dāng)前在線帶鋼數(shù)據(jù),并按照生產(chǎn)進(jìn)度,實(shí)時(shí)更新數(shù)據(jù)畫面。畫面的刷新頻率為1秒鐘。圖5 終端的顯示畫面 3.3.

10、3 歷史數(shù)據(jù)的保存、查詢與打印 系統(tǒng)通過ADO（Active Data Object）對象與SQL數(shù)據(jù)庫的連接，并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù) 的查詢、存儲、更新等操作。ADO相對其他數(shù)據(jù)訪問對象而言，其訪問速度更快， 支持的方法更多。ADO對象主要包括三個(gè)對象： .Connection 對象:建立與數(shù)據(jù)庫的連接,無論是本地還是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫 .Command 對象:對數(shù)據(jù)庫執(zhí)行命令,比如查詢、添加、刪除記錄等操作 .Recordset 對象:放置數(shù)據(jù)庫中取得的記錄或數(shù)據(jù)庫中要更新的記錄 歷史數(shù)據(jù)顯示畫面包括：分時(shí)間段的帶鋼數(shù)據(jù)索引，某帶鋼數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù) 查詢、顯示，對于某個(gè)帶鋼的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行保存或者打印。 帶鋼數(shù)據(jù)

11、保存： 保存帶鋼數(shù)據(jù)的顯示畫面， 保存成圖片格式。 點(diǎn)擊打印按鈕， 即可將帶鋼數(shù)據(jù)的顯示畫面直接打印到打印機(jī)， 并且?guī)т摂?shù)據(jù)實(shí)時(shí)曲線能夠放大 以查看詳細(xì)信息。 帶鋼數(shù)據(jù)檢索，能夠組合各種邏輯條件，如日期、帶鋼號、寬度、厚度、溫 度等進(jìn)行查詢帶鋼數(shù)據(jù)。 4.總結(jié) (1 采用工業(yè)級計(jì)算機(jī)，PCI數(shù)據(jù)采集板卡，安裝配置簡便，性能穩(wěn)定，運(yùn) 行近2年來，未出現(xiàn)任何問題。 (2 研華系列數(shù)據(jù)采集板卡產(chǎn)品能夠提供完整的數(shù)據(jù)采集方案， 滿足用戶對 實(shí)際的多功能要求。 (3 技術(shù)資料齊全，例程豐富，開發(fā)應(yīng)用周期短，維護(hù)更新便捷。 (4 系統(tǒng)性價(jià)比高，以低廉的成本達(dá)到最優(yōu)的解決方案。 (5 研華具有良好的市場口碑及完善的服務(wù)管理體系， 是廣大用戶值得信賴 的產(chǎn)品。 參考文獻(xiàn) 1PCI-1713 快速安裝使用手冊，ftp:/，研華 2PCI-1730 快速安裝使用手冊，ftp:/，研華 3 研華采集卡驅(qū)動程序工作原理及流程說明 ftp:/ ， 研華 4研華PCL818L數(shù)據(jù)采集卡在染色機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用，工業(yè)控制計(jì)算 機(jī)2006年19卷第7期，郭清華等 5數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)，研華(中國有限公司 IAG 應(yīng)用工程師彭濤， ftp:/