Với sự tiến bộ của công nghệ, các thiết bị cân điện tử làm bằng cảm biến tải trọng đã được sử dụng rộng rãi trong mọi tầng lớp xã hội. Cảm biến tải trọng đã nhận ra việc cân vật liệu nhanh chóng và chính xác, và nó đã trở thành một thiết bị cần thiết trong quá trình kiểm soát. . Cả tự động hóa sản xuất thép và quản lý vật liệu đều không thể tách rời khỏi liên kết thu thập và truyền dữ liệu, và việc thu thập dữ liệu của các công cụ thử nghiệm là điều kiện cần thiết để đảm bảo hoạt động của hệ thống điều khiển khả trình (PLC). Trong những năm gần đây, nhà máy luyện thép của Benxi Iron and Steel đã hoàn thành một số lượng lớn các dự án mới và chuyển đổi kỹ thuật.Hệ thống cân được sử dụng rộng rãi trong các máy chuyển đổi, tinh luyện, tiền xử lý kim loại nóng và máy đúc. Dữ liệu cân là cơ sở chính để kiểm soát sản xuất và quản lý thống kê vật liệu trong mỗi hệ thống điều khiển PLC. Trong mỗi hệ thống điều khiển PLC, phương pháp thu thập dữ liệu cho hệ thống cân cũng khác nhau. Về vấn đề này, một số phương pháp cân thu thập dữ liệu được sử dụng trong quá trình sản xuất thực tế của Nhà máy gang thép Benxi được mô tả chi tiết và các đặc điểm tương ứng của chúng được phân tích và giải thích chi tiết.
1 Đặc tính kỹ thuật của dụng cụ cân
1.1 Chức năng của dụng cụ cân
Dụng cụ cân chủ yếu là dụng cụ sử dụng công nghệ điện tử để đo lường, hiển thị và kiểm soát chất lượng nguyên liệu. Thiết bị cân chủ yếu được sử dụng trong các hệ thống tự động hóa yêu cầu đo lường nhanh, khoảng cách xa, hiển thị kỹ thuật số và kiểm soát quy trình. Phạm vi cân có thể từ vài gam đến hàng trăm tấn và độ chính xác của cân có thể đạt hơn 0,001-0,000 1 . Trong ứng dụng, nó có thể được sử dụng để tạo thành cân phễu, cân cần cẩu, cân đường ray, cân đai, v.v. So với cân cơ học và cân cơ điện, ngoài cấu trúc cơ học đơn giản và khối lượng công việc bảo trì nhỏ, cân điện tử có ưu điểm nổi bật là có thể kết hợp thành một hệ thống điều khiển phân phối đa nhóm, tự động hóa cao.
Trong số các hệ thống điều khiển khác nhau của Nhà máy gang thép Benxi, hệ thống cân đóng vai trò then chốt. Ví dụ, hệ thống cấp nguyên liệu phụ trợ trong luyện thép chuyển đổi, hệ thống cân hợp kim ferro, cân bể bột magiê và bể vôi trong hệ thống tiền xử lý sắt nóng chảy, hệ thống cấp liệu tinh luyện, cân lò và máy đúc, v.v., đều là những hệ thống điều khiển Không thể thiếu và quan trọng Các thông số kỹ thuật. Do đó, điều rất quan trọng là thu thập dữ liệu cân chính xác.
1.2 Đặc tính kỹ thuật của cân định lượng
Dụng cụ cân được sử dụng trong mỗi quy trình luyện thép là dụng cụ cân thông minh, có các đặc điểm kỹ thuật sau.
1) Nó được sử dụng cùng với các cảm biến và máy phát khác nhau để thực hiện phép đo trọng lượng, đo lường và kiểm soát, thu thập dữ liệu và in thời gian thực trên các địa điểm khác nhau. Nó có các chức năng về tổng trọng lượng, bì, trọng lượng tịnh, giá trị cao nhất và xử lý thung lũng đỉnh.
2) Sử dụng mạch phần cứng tiên tiến và xử lý phần mềm thông minh, nó có mạch WATCHDOG, bẫy và dự phòng phần mềm, bảo vệ mất điện, lọc kỹ thuật số và các chức năng chống nhiễu và sửa lỗi mạnh mẽ.
3) Tín hiệu đầu vào, tín hiệu dòng điện và điện áp đầu ra bởi các cảm biến tải trọng khác nhau. Có hai loại đầu ra so sánh: đầu ra cổng OC và đầu ra rơ le. Tùy chọn cách ly quang điện đầu ra tương tự 4 ~ 20mADC.
4) Giao diện đầu ra dữ liệu nối tiếp RS232/RS485.
2 Thu thập dữ liệu của bộ điều khiển logic khả trình (PLC)
Hệ thống tự động hóa cơ bản của nhà máy luyện thép của Benxi Iron and Steel Co., Ltd. áp dụng thiết kế tích hợp của ba hệ thống điện, và tất cả các tín hiệu điều khiển điện và điều khiển thiết bị được kết nối với PLC. Trong mỗi hệ thống điều khiển PLC, bộ truyền áp suất, bộ truyền nhiệt độ, đồng hồ đo lưu lượng, cân thép nóng chảy, đo nhiệt độ và các dụng cụ kiểm tra khác được lắp đặt trên trang web thu thập dữ liệu thiết bị và công tắc, giới hạn và các thiết bị khác thu thập dữ liệu quy trình và tại chỗ Ở trạng thái đang chạy của thiết bị, tất cả dữ liệu được nhập vào hệ thống PLC, sau đó thông qua hướng dẫn do trạm vận hành đầu cuối đưa ra, việc điều chỉnh vòng lặp quy trình, điều khiển trình tự thiết bị điện và điều khiển thiết bị truyền dẫn được thực hiện trong PLC theo chương trình đặt trước.
Dữ liệu tại chỗ do PLC thu thập được xử lý và gửi đến màn hình giao diện người-máy (HMI) của trạm vận hành tại chỗ trong phòng điều khiển chính. Theo yêu cầu của quy trình, có nhiều màn hình hoạt động tương ứng với quy trình tại chỗ trên HMI, được sử dụng để hiển thị trạng thái của thiết bị tại chỗ, giá trị thực của từng tham số quy trình và quy trình điều khiển hệ thống. Bằng cách giám sát HMI, người vận hành có thể quan sát trạng thái hoạt động của thiết bị trong thời gian thực. Người vận hành cũng có thể sửa đổi dữ liệu quy trình theo tình hình thực tế và xử lý kịp thời sự kiện cảnh báo. Nếu cần, người vận hành có thể can thiệp thủ công trong hoạt động của thiết bị.
Có thể thấy, độ chính xác của việc thu thập dữ liệu là điều kiện cần thiết để đảm bảo sự hoạt động ổn định và tin cậy của hệ thống điều khiển PLC.
Xem thêm: Cân đóng bao phân bón
3 Một số phương pháp thu thập dữ liệu hệ thống cân
3.1 Thu thập dữ liệu cân bằng cách sử dụng phương pháp thu thập dữ liệu mẫu đầu vào tương tự
Trong trạm tiền xử lý kim loại nóng của Nhà máy gang thép Benxi, không chỉ hiển thị trọng lượng của bể bột magiê và bể vôi khi vận hành màn hình Nó dành cho người vận hành theo dõi và nó cũng được sử dụng trong chương trình điều khiển để tính toán lượng tiêm trong quá trình tiêm, khi lượng tiêm đạt đến trọng lượng tiêm đã đặt, quá trình tiêm sẽ tự động dừng lại. Trong hệ thống điều khiển này, việc thu nhận bột magie và trọng lượng vôi thông qua phương pháp thu thập dữ liệu đầu vào tương tự. Chế độ thu thập dữ liệu của mô-đun đại lượng tương tự yêu cầu thiết bị cân có
tín hiệu đầu ra dòng điện 4-20mA và tín hiệu này được xuất ra mô-đun đầu vào đại lượng tương tự của PLC và tín hiệu có thể được xử lý trong PLC. Phương pháp thu thập dữ liệu của mẫu đầu vào tương tự được hiển thị trong Hình 1.
Có thể thấy từ Hình 1 rằng tín hiệu cân đo được bởi cảm biến tải trọng được truyền đến thiết bị cân và thiết bị cân chuyển đổi trọng lượng đo được thành tín hiệu dòng điện 4-20mA thông qua chuyển đổi D/A và nhập tín hiệu này vào Tương tự PLC Sau khi nhập số lượng vào một kênh của mẫu, chương trình PLC sẽ chuyển đổi tín hiệu hiện tại thành giá trị trọng số tương ứng. Phương pháp thu thập dữ liệu này tương đối đơn giản và kết nối với PLC, xử lý và tính toán dữ liệu giống như đại lượng tương tự chung và kỹ thuật viên PLC có thể nhanh chóng thành thạo. Tuy nhiên, theo cách này, do sự không ổn định của điểm 0 của thiết bị, độ lệch tín hiệu và các lý do khác, nên có một lỗi nhất định trong quá trình chuyển đổi tín hiệu hiện tại và có thể có một lỗi nhất định giữa dữ liệu được xử lý và dữ liệu được xử lý. giá trị hiển thị trên thiết bị cân.
3.2 Sử dụng mô-đun cân để thu thập dữ liệu cân
Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống cân nguyên liệu thô phụ trợ, hợp kim sắt và tinh chế của bộ chuyển đổi trong Nhà máy gang thép Benxi. Hệ thống cấp liệu phụ trợ trong luyện thép chuyển đổi, ngoài việc hiển thị và ghi lại trọng lượng của vật liệu hiện được thêm vào phễu cân, nó còn tham gia trực tiếp vào việc điều khiển tự động các loại vật liệu khác nhau và là một thông số kỹ thuật không thể thiếu cho việc cấp liệu tự động chức năng. Nó sử dụng mô-đun cân của Siemens để thu thập dữ liệu cân. Mô-đun cân Siemens có thể được áp dụng trực tiếp cho hệ thống điều khiển Siemens S7. Đây là một mô-đun chức năng của PLC và chủ yếu được sử dụng trong S7300PLC hoặc trạm từ xa ET200. Cảm biến cân tại chỗ gửi tín hiệu điện áp đo được đến mô-đun cân. Sau khi mô-đun cân thực hiện tính toán và xử lý (bao gồm chuyển đổi AD, lọc, v.v.), nó được truyền trực tiếp đến CPU thông qua bus PLC, sau đó được hiển thị trên màn hình hoạt động.hiển thị. Chế độ kết nối của mô-đun cân để thu thập dữ liệu cân được thể hiện trong Hình 2.
Chế độ này là hệ thống cân công nghiệp tiên tiến nhất hiện nay. Tín hiệu millivolt của cảm biến được truyền trực tiếp vào PLC. Mô-đun cân là một phần của PLC, loại bỏ sự cần thiết của các liên kết trung gian như máy phát và dụng cụ cân, nhờ đó nâng cao hiệu suất của hệ thống khả năng chống nhiễu, giảm điểm hỏng hóc. Ngoài ra, Siemens Weighing còn cung cấp giải pháp hiệu chỉnh cân, cung cấp phần mềm cấu hình SIWATOOL chuyên dụng cho việc hiệu chuẩn, việc hiệu chuẩn được thực hiện thông qua cổng nối tiếp của máy tính, quá trình đơn giản và nhanh chóng, ngay cả khi bạn chưa hiểu kiến thức cơ bản về PLC, Cân có thể được hiệu chỉnh nhanh chóng. Chế độ cân này có hiệu quả ứng dụng tốt, đơn giản, thuận tiện và hầu như không cần bảo trì sau khi đưa vào sử dụng, miễn là cảm biến được hiệu chỉnh thường xuyên để đảm bảo độ chính xác.
3.3 Sử dụng giao tiếp dữ liệu điểm-điểm để thu thập dữ liệu cân
Trong hệ thống điều khiển chính của máy đúc liên tục và hệ thống điều khiển của máy đúc liên tục tấm mỏng được nâng cấp tại Nhà máy Gang thép Bản Khê, việc cân các kiện lớn và vừa được thực hiện một dữ liệu quan trọng trong quá trình đúc, nó không chỉ cung cấp cho người vận hành giá trị trọng lượng thép nóng chảy chính xác mà còn tham gia trực tiếp vào việc kiểm soát lồng vào nhau của quá trình đúc. Nó sử dụng phương thức truyền dữ liệu điểm-điểm và sử dụng mô-đun truyền dữ liệu điểm-điểm cụ thể của Siemens.
Mô-đun giao tiếp dữ liệu điểm-điểm của Siemens là một mô-đun đặc biệt dành cho giao tiếp dữ liệu nối tiếp, có thể thực hiện trao đổi dữ liệu với một thiết bị duy nhất có giao diện nối tiếp tiêu chuẩn. Nó có dòng CP340 và CP341 phù hợp với các trạm từ xa S7300 và ET200, và dòng CP440 và CP441 phù hợp với S7-400.
Lấy mô-đun giao tiếp CP341 được cấu hình trong trạm biến áp ET200M làm ví dụ để minh họa phương pháp thu thập dữ liệu bằng giao tiếp dữ liệu điểm-điểm. Mô-đun giao tiếp CP341 được sử dụng để trao đổi dữ liệu nối tiếp mạnh mẽ, tốc độ cao thông qua kết nối điểm-điểm để giảm gánh nặng cho CPU. Mô-đun cung cấp ba loại giao diện truyền dẫn khác nhau: RS232C (V.24), 20mA (TTY), RS422/RS485 (X.27). Đồng thời, mô-đun có các giao thức truyền thông ASCII, 3964(R) và RK512 tích hợp sẵn và người dùng nên chọn theo các thông số của thiết bị cân. Phương thức kết nối để thu thập dữ liệu cân bằng phương thức truyền dữ liệu điểm-điểm được thể hiện trong Hình 3
Để sử dụng mô-đun giao tiếp CP41, trước tiên bạn phải đảm bảo rằng kết nối giữa mẫu và thiết bị là chính xác và đáng tin cậy cũng như kết nối của giao diện chuyên dụng là chính xác. Thứ hai là định cấu hình mẫu CP341 trong cấu hình phần cứng S7 và đặt các tham số giao tiếp của mẫu theo các tham số giao tiếp của thiết bị cân được kết nối, bao gồm tốc độ truyền, bit dữ liệu, bit dừng, bit kiểm tra, v.v. dữ liệu giao tiếp, dữ liệu này phải hoàn toàn phù hợp với thiết bị cân. Cài đặt cho đồng hồ đo nặng là như nhau. Sau khi cấu hình thành công, hãy lập trình với khối chức năng đặc biệt do S7 cung cấp để đọc dữ liệu của thiết bị.
Hệ thống điều khiển đúc liên tục tấm mỏng áp dụng phương pháp truyền dữ liệu điểm-điểm ván khuôn CP341. Ván khuôn CP421 được sử dụng trong hệ thống chính đúc liên tục được nâng cấp trong năm nay có tác dụng tốt trong ứng dụng và đã được công nhận bởi người vận hành hiện trường và nhân viên bảo trì thiết bị .và khen ngợi. Trong giao tiếp của hai hệ thống này, chức năng giao tiếp phản hồi của cả hai bên được thực hiện, nghĩa là khi PLC cần đọc dữ liệu cân, nó sẽ gửi tín hiệu yêu cầu đến thiết bị cân và thiết bị sẽ gửi dữ liệu nối tiếp sau khi nhận tín hiệu yêu cầu và PLC nhận nó.Sau khi nhận được dữ liệu, thông báo cho thiết bị nhận thành công, xử lý dữ liệu nhận được trong PLC và gửi đến màn hình hiển thị hoạt động HMI hoặc chương trình PLC để tham gia khóa liên động và điều khiển. Mặc dù phương thức truyền dữ liệu này đáng tin cậy nhưng nó có yêu cầu cao về cấu hình phần cứng và cũng khó lập trình, đòi hỏi nhân viên kỹ thuật có kiến thức chuyên môn nhất định mới có thể thành thạo.
3.4 Thu thập dữ liệu cân bằng bus trường PROFIBUS
Trong hệ thống điều khiển đúc liên tục tấm rộng số 7 mới được đưa vào sản xuất tại Nhà máy gang thép Bản Khê, một công nghệ mới – bus trường PROFIBUS được đưa ra để thu thập dữ liệu cân. Trong phương pháp thu thập dữ liệu này, thiết bị giao diện với giao thức truyền thông đặc biệt RS485 được kết nối với bus PROFIBUS thông qua bộ chuyển đổi PM-120T, biến thiết bị thành một trạm phụ trên bus PROFIBUS để người dùng có thể lập trình độc lập trong thời gian ngắn. giao tiếp.
Bộ chuyển đổi PM-120 là bộ chuyển đổi chuyển đổi giao thức RS485 thành giao thức PROFIBUS-DP và nó thực hiện giao tiếp dữ liệu giữa cổng nối tiếp và PROFIBUS-DP. Nó sử dụng chế độ chuyển đổi trong suốt để chuyển đổi dữ liệu đầu vào của cổng nối tiếp và xuất nó từ cổng bên PROFIBUS-DP của bộ chuyển đổi dưới dạng luồng byte; đồng thời, dữ liệu đầu vào từ cổng bên PROFIBUS-DP của bộ chuyển đổi sẽ được xuất ra ở dạng dòng byte, xuất ra bởi cổng nối tiếp. Nó có tính linh hoạt mạnh mẽ và người dùng có thể thực hiện giao tiếp bằng cách lập trình độc lập trên trạm chính theo giao thức giao tiếp của thiết bị giao diện RS485. Nó có chức năng thích ứng tốc độ baud và không yêu cầu cấu hình đặc biệt. Chế độ kết nối thu thập dữ liệu với bus trường PROFIBUS được thể hiện trong Hình 4.
Các bước của phương pháp thu thập dữ liệu này như sau: đầu tiên, cài đặt tệp GSD của bộ chuyển đổi PM-120 trong cấu hình phần cứng S7, để có thể tìm thấy PM120 trong cấu hình phụ kiện S7; thứ hai, đặt số trạm của PM120 theo số trạm thực tế (Hình. Ở giữa là trạm số 5), thêm vùng dữ liệu 16Byte phía sau IN và 16Byte OUT, cuối cùng, có thể hoàn thành giao tiếp dữ liệu bằng cách đọc dữ liệu giao tiếp trong vùng dữ liệu thông qua lập trình đơn giản .
Phương thức truyền dữ liệu này không có bất kỳ giao thức nào và rất dễ cấu hình.Nó không chỉ là một thiết bị cân mà bất kỳ thiết bị nào có giao diện nối tiếp RS485 đều có thể sử dụng nó để thực hiện kết nối với bus trường PROFIBUS. Người dùng không cần phải hiểu các chi tiết kỹ thuật của PROFIBUS và có thể nhận ra kết nối sau khi hoàn thành cấu hình theo yêu cầu.Đồng thời, việc truyền dữ liệu có thể được thực hiện trong thời gian ngắn mà không cần lập trình phức tạp. Được đón nhận nồng nhiệt bởi các kỹ thuật viên và nhân viên bảo trì trong các hệ thống bánh xe bản rộng.
4 Kết luận
1) Thông qua mô tả về bốn phương thức giao tiếp, có thể thấy rõ ưu điểm và nhược điểm của từng phương thức giao tiếp, từ đó căn cứ vào tình hình thực tế trong ứng dụng thực tế mà lựa chọn chính xác.
2) Phương thức đầu vào tương tự quá đơn giản và có một số lỗi nhất định; mặc dù phương pháp mẫu cân rất chính xác nhưng nó có một số hạn chế nhất định; và phương thức truyền dữ liệu điểm-điểm và thu thập dữ liệu bằng bus trường PROFIBUS phù hợp với một nhiều loại thiết bị nối tiếp tiêu chuẩn.Một thiết bị duy nhất có giao diện.
3) Phương pháp truyền dữ liệu điểm-điểm và phương pháp bus trường PROFIBUS cung cấp tài liệu tham khảo và hướng thu thập dữ liệu nối tiếp trong các hệ thống điều khiển công nghiệp hiện đại.
Xem thêm: Cân đóng bao xi măng
){kind=icon}