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基于 Devicenet 称重数据传输及实时监控系统

时间:2017-03-20 13:08   点击数:

基于 Devicenet 称重数据传输及实时监控系统

电解机组秤原有称重数据传输及监控系统是利用仪表称重采集数据通过触摸屏数据经无线电台发送至工控机接收 鉴于这种数据传输方式通信不稳定抗干扰能力差系统改造采用 Devicenet 

络通讯至 PLC并通过光纤通讯至监控系统用于分析和评估生产信息 该系统投运后节约了大量购置硬件费用及系统和设备维护费用取得了较好效果

1问题的提出

某企业电解机组秤原有称重数据传输及监控系统是利用仪表称重采集数据,通过触摸屏数据经无线电台发送至工控机接收。该系统对现场机组数据进行采集和分析,用于评估和调整生产技术参数,对生产的稳定性、可控性、真实性提供数据支撑。原称重系统在经过多年现场运行后存在以下几个方面的问题:

1)各机组秤与中控室的数据传输是无线通讯方式,但是无线数据传送及接收系统受环境干扰比较大,经常出现乱码,通讯信号不稳定且抗干扰能力差,使得中控室的数据采集不完整,此缺陷现已成固有存在,导致生产数据无法真实记录,也无法准确计算生产技术指标,影响公司各方数据评估。

2)现场使用的工控机因为使用寿命较长,内部电路板及芯片已经老化,但由于初始建设时软件是定制的,不具备兼容扩展性能,限制了系统的升级改造,加之提供商维护服务响应不及时,且维护维修工作量大,在目前系统高故障率的情况下,累计故障维保成本高。

3)为保证称重准确,减少误差,各组秤都需要定期进行标定工作。但由于目前系统没有标准码,导致现场标定时,需使用一定的称重物做标准码,费工且重复工作,严重制约了现场工作效率,增加了现场工作负担且标定工作的一致性也无法保证使误差变量增多4此系统使用年限已久且因为之前建造方和现在维护方非同一家单位在维保上一直沟通不畅维护保养成本渐高备件也购置困难不能有效保障系统得到妥善维护 使其故障率无法得到降低 以上各方面原因对正常生产造成很大影响亟待对原有称重数据传输及监控系统进行改造

 

2.原称重系统方案构成

 

原称重仪表有以下 5 1常规阳极秤 Yamato 称重仪表型号为 EDI-7002 个传感器称重范围为178~398 kg平均值 354 kg 2常规残极秤 Yamato称重仪表型号为 EDI-7102 个传感器称重范围为472~1 096 kg平均值 851 kg 3常规电铜秤 Yamato称重仪表型号为 EDI-7102 个传感器称重范围为2 565~2 955 kg平均值 2 699 kg 4PC 残极秤  Yamato 称重仪表型号为 EDI-7102 个传感器称重范围为 340~1 239 kg平均值 913 kg 5PC 阳极秤 Yamato 称重仪表型号为 EDI-7002 个传感器  称重范围为 342~425 kg平均值 376 kg

 

每组秤工位上配备工控机采集并监控现场称量数据同时进行历史数据记录再通过无线网络的方式将各组秤的数据发送至中控室进行统一汇总记录便于公司层面进行生产监控以及生产管理等工作

 

3.称重系统改造方案

 

此次改造要解决原称重系统数据传输方式通信不稳定抗干扰能力差等问题 新系统要能真实反映生产实时数据,并能生成日报周报月报并可对报表进行有效可查询管理保证称重准确,减少误差,

 

降低各组秤定期进行标定工作频次可实时监控生产数据,并对生产控制程序可视化 鉴于上述要求对改造方案进行了比选讨论,各改造方案对比见表 1

 

1  称重系统改造方案对比

 

名称

无线通讯

有线通讯

有线通讯

不改传感器

改传感器



抗干扰

稳定性

施工难度

容易

困难

困难

维护难易

困难

容易

容易

成本控制

相对低

相对低

可视化

数据代码不易解读

易解读

易解读





 

根据改造要求选择了利用原称重传感器并选用有线通讯的改造方案采用各就地秤分别称量及就地显示通过以太网的光纤通讯由中控室服务器集中进行数据采集监控分析等操作 采用哈帝HADY 的称重控制器 HI 4050 -PMWS -ACW - N1-DN-DIO-N4通过接线盒将现场的称重传感器信号进行采集计算再通过设备网DEVICENET与电解 AB PLC 进行通讯 数据统计在 PLC 控制器中完成统计结果通过以太网传输OPC 协议至管理机进行数据储存采用 ACCESS 数据库),并用EXCEL生成管理报表 为了节约成本现场不单独设置触摸屏工艺操作人员可以通过称重仪面板监控当前实际重量数据 该方案具体使用到的硬件或者软件产品描述如下 1各就地秤2 个传感器Hardy 品牌+控制仪表内置设备网接口);2中控室PLCAB+工控机+软件AB+光纤交换机

 

4.改造后称重系统方案性能

 

4.1Devicenet 的优越性能

 

Devicenet 是一种基于 CAN 技术的开放型 符合全球工业标准的低成本高性能的通信网络 其优越性表现在以下几个方面1 便捷的设计及使用 Devicenet 提高了设计的弹性通过提供网络数据流的能力提供了无限制的 IO 端口同时还提供互操作性和即插即用的能力2  改善的过程数据管理 Devicenet 支持对等Peer-to-Peer或主/Master/ Slave管理作为一个快速响应处理元的结果提高了吞吐量和可重复性在诊断中可延长定期检修的间隔周期 3降低安装成本 Devicenet 简化了配线避免了潜在的错误点减少了劳动力资源节省了安装空间

 

4.2历史数据记录及分析软件性能

 

FactoryTalk Historian 软件是罗克韦尔专业的历史数据记录及分析软件包括数据采集创建报表查看报表等功能通过这些功能可以智能地自定义地提供完整的生产报表供工厂管理决策者使用分析

 

4.3称重秤系统性能

 

国品牌 Hardy 称重系统具备如下典型的性能可以很大地提高现场的调试以及日后的维护效率1C2R第二代电子标定技术对称重系统电子校准

能立刻知道称量系统是否处于健康状态 既不用去掉称量系统中已有的物料不需要使用沉重的砝码也不需要将砝码从称重系统上重复地搬上搬下来进行标定 2C2R电子标定可以用于称重系统安装后和日常的校验维护 为了达到可信赖的标定C2R应用了传感器满量程的标定标定时仅需按一下按钮因此 C2R标定永远优于传感器非线性的误差 3C2R在产品出厂前每一个传感器都经过测试并把所有的标定数据补偿等参数储存在芯片中并安装在传感器内 所有仪表都经过相对应的标准进行测试和储存当仪表连接到传感器时只要按一下标定按钮仪表就会读出每只传感器上的标定数据并自动进行数学运算完成标定

 

4.4综合诊断专家IT

 

IT 提供了一个系统的内部诊断技术让用户自己通过系统的内部诊断来充当故障检察员从而减少了检修费用不需要费用昂贵的称重专家来诊断故障 可连续监视称重传感器的激励电流的开路或闭路状态和仪表到接线盒的线路损坏状态通报仪表的激励电流的变化状态

4.5 数据采集以及网络稳定性能

受限于原有无线网络通讯的不稳定性改造方案中特采用工业交换机光纤通讯技术一方面解决网络通讯距离的问题另一方面提高通讯的稳定性能使得网络的通讯好坏可视化通过硬接线光纤进行保障也易于维护 Hardy 称重系统可以灵活地与采集系统进行通讯将仪表的数据及时便捷地传送至中控采集系统支持的网络非常丰富

4.6上位软件强大的库管理功能

改造后的智能报表软件为生产管理提供大量数据信息可按时间配方等生产班报日报月报和年报等统计及打印功能同时提供两种用户自定义报表组件一种是采用报表进行二次设计另外一种是把数据无缝嵌入到 EXCEL 报表中

5.结束语

改造后的称重控制系统融合了计算机技术自动控制通讯技术称重技术为一体其控制功能完善显示操作集中数据处理方便安装维护简单系统便于扩展 在结构上解决了计算机集中控制系统的危险集中的问题做到管理集中危险分散

在投入成本上选用 HADY 称重仪表采用Devicenet通讯电缆及光纤通讯在原生产运行 AB 品牌的PLC机架上扩展通讯模块降低了资金投入大幅控制成本 VIEW32 上位软件提供智能报表软件功能为生产提供了大量数据信息 并将信息应用于生产管理系统可与其他管理系统进行数据交互满足深层次的数据分析要求 基于 Devicenet 网络的称重控制系统稳定可靠有效地满足了在连续生产过程中的使用。