国内钢铁行业市场的激烈竞争、业务日益繁忙,传统的信息处理和计量方式误差较大已难以满足实际业务的需求。为了进一步提高管理水平和竞争力,充分利用计算机技术和信息科技的发展成果,公司通过改进高炉料斗称称重系统,完成以计算机系统为基础组建现代化的计量系统。通过该项目的实施,将某钢铁公司的焦炭消耗管理提供自动化的手段,及时、准确、系统、完整的数据信息反映给客户,从而降低营运成本,最大限度增加企业利润。

1高炉料斗称称重系统设计背景与意义

某钢铁公司铁厂目前有三座高炉,一共8台料斗秤:1#高炉两台料斗称,2#高炉两台料斗称,3#高炉四台料斗称。高炉投料采用计算机控制的料斗秤进行投料、计量,但经过分析发现控制系统存在计量与实际消耗量偏差过大的现象,因此为了有效监控物料的投入,提高计量的准确度,现改进系统设计实现料斗秤称重计量系统,实现对三座高炉焦炭的消耗进行实时监控和计量,保证数据信息的准确、可靠。

2目前系统的不足

目前料斗称将4~20mA信号和料斗的开关仓门数字量信号都接入L1级PLC控制系统,系统流程是小车到达料斗称,开料斗仓门开始装料,装料结束关仓门。当控制系统收到小车到达信号时采集料斗称数据记为皮重,收到料斗关闭仓门信号时采集料斗称数据记为毛重,然后系统计算得出净重保存、显示、上传。但是料斗关闭仓门信号到仓门完全关闭有一定的机械时间差,而且时间不固定,这段时间内仍有焦炭装入小车,但没有被记入毛重,所以每次采集计算的重量和实际消耗重量都有较大误差,导致每月的累积量与实际消耗累积量差别很大。

3改进称重系统的设计与实现

3.1改进系统结构

改进系统通过将料斗称的4~20mA信号接入双路信号变送器,分出2路,一路接入L1控制系统,一路接入新增称重采集系统。原PLC控制系统的采集和传输方式不变,而新增称重采集系统通过在各区域现场安装RTU设备,直接与称量设备进行通信,采用Modbus/Tcp协议读取数据,然后用判稳算法来得到每次焦炭装入量。系统示意,如图2所示。各区域增加的RTU设备通过网络接口连接到主干以太网,系统通过以太网和各区域RTU通信,采用Modbus协议格式与各站点进行数据交互。Modbus协议定义了控制器能识别和使用的信息结构,当在Modbus网络上进行通讯时,协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址,并识别对它寻址的数据,取出包含在数据包中的数据信息,控制器也可组织回答信息,并使用Modbus协议将此信息传送出去。

3.2系统设计与算法实现

每个区域增加1个STC-511RTU,该设备采用开放的Modbus/Tcp通信协议。为了提高数据通信、处理效率,软件采用面向对象多线程技术开发基于Modbus/Tcp的C/S架构软件,利用获取的相关数字量和模拟量数据进行相应的逻辑判断、数据分析,并将结果数据保存至SQLServer数据库中。为了方便用户查询、分析计量数据,系统还采用B/S架构进行设计,把各种累积数据、分析数据、报表数据进行Web发布,通过浏览器就可方便实现相应的功能操作。

当系统收到小车到达信号时开始启动算法,把采集数据存入定义数组,下一循环周期到来时采集数据和数组中第一个值相比,如果在定义的阈值内就运行插入排序算法把值存入数组中。依次运算,每次采集的值都和数组中第一个值相比,根据结果判断是否保存。如果连续10次(数组维数)的值都满足条件,说明料斗称上物体重量处于稳定状态,即可得到本次的皮重和毛重。其中间值、循环周期和数组维数可根据实际运用进行调整。

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