斗秤水泥微机配料系统设计_图文

控 制 系 统 

中文核心期刊 《 微计算机信息>测控自动化) 0 年第 2 卷第 5 期  ( 2 7 0 3 - 1

斗秤水 泥微机 配料 系统设计 
De i ofc sg仃  om put rc m en   t hi g  y t m  orho e  e tba c n s s e f   ppe   l c   rba an e

北 工 学 王 东 涛  赵 延 军 崔 华 龙 理 大 )

王 建 民 

W ANG  DONGTAO ZH AO  ANJ Y UN CUlHU ONG W ANG  I   AL JANM I N 

摘 要 : 文 介 绍 了一 种 基 于 可 编 程 智 能 模 块 、 业 控 制 计 算 机 和 R 4 5现 场 总 线 的 斗 秤 水 泥 微 机 配 料 系 统 。首 先 介 绍 了 系统  本 工 S8 的 体 系 结 构 和 设 计 思 想 , 后 具 体 介 绍 了 系统 的 硬 件 和 软 件 设 计 。 系 统 软 件 采 用 模 块 化 方 法 使 用 V + 编 制 。 实 际 运 行 表   然 C+ 明 , 系统 运行 可靠 , 该 维护使 用 方便 , 人机 界 面友好 , 具有 良好 的控 制效 果 。   关 键 词 : 机 ; 泥 配料 ; 秤  微 水 斗 中 图分 类 号 :P 7 . 文献 标 识 码 :  T 2 35 A
Ab t a tA  rg a sr c : p o r mma l  ne l e tmo es n u til c nr l c mp tr a d RS 8   a e   o u e   e n  ac ig s se fr h p   b e i tl g n   d l,id sr   o t   o u e   n   4 5 b s d c mp tr c me tb th n   y tm  o   o — i a o p r b a c   s p e e td i   h   a e .T e d sg   d oo y r me o k h   ea lh r w r  d s f a e d sg   f t i s se i i — e   an e i r s n e  n t e p p r h   e in ie lg ,fa w r ,te d ti ad a e a   o t r   e i o   s y tm  s n   l     n w n h    

t d c d y tm  ot ae i d v lp d i  d lr ain w y b   r u e .S s o e sfw r s e eo e  n mo uai t   a   y VC++ l g a e   z o n a u g .Wi    r n l  h t afi dy MMI he sse i cn e in efr e .t   ytm s o v nec       o
o e ain a d ma ne a c .S se r l b l y a d g o   o to  f cs a e s o n i  a i   p r t n. p rt   o n   i tn n e y tm  e i i t  a i n   o d c n r le e t r  h w   n r l t   e me o e ai   o
Ke   r sc mp t r c me th t h n , o p r b l n e y wo d :o u e , e n  a c ig h p e   aa c  

1 引 言 
在水 泥的生产工艺过程 中. 决定水 泥质量的关键 因素是水  泥的生料 、 熟料 的配 比, 由于水泥 生产配料 的方法 的多样性 和  组成的差异性 的存在 , 工方 法无 法快速 、 人 准确 、 实时 的控制 配  料过程 ,因此采 用人工 配料方法 生产 的水 泥质量难 以得到保  证 。目前 国内仍有许多 中小型水 泥厂采用人工 配料或半 自动化  配料 , 严重影响 了水 泥 的质 量和产量 , 而一 些现有 的微机配 料  系统 由于设备技术落后面临更新换代。 因此开发适 合中小水 泥  厂的新 一代 微机配料系统具有广泛 的市场需求 , 并将为水泥企  业带来较大 的社会效益和经济效 益。  

代的水泥智能配料系统 ,不断提高我 国水泥配料设备 的档次和  生产 管理水平 , 促进我 国水泥产 品质量和行业竞争能力 的提高。  

2利用最新 的工业计算 机硬件技术 、 ) 网络通 信技术以及智  能控 制技 术 , 实现一种高性能 、 高可靠 、 成本 的 自动化 系统 。 低   3 软件系统的设计和硬件设备 的选 型充分 考虑整个 系统  ) 的开放性 和可移植性 , 证系统具 有 良好 的规模伸缩性 , 保 以便  于不 同规模水泥窑进行 配料 系统 的实施 , 步实现全 厂的生产  逐 与管理综 合 自动化 。   2 . 2系统 体系结构  为了保证水 泥微机 配料系统 的通用性 、 进性 , 先 达到 高性  能价格 比、 系统稳定和可靠的 目标 , 采用 以下结构设计 :  

水泥微机配料 系统要求 能够适 应恶劣的现场环境 , 运行稳  1 )采用通用型工业控制计算机 和 R 4 5 场总线来 实现  S8 现 定, 抗干扰能力强 , 计量准确 , 有数 据加工处理能力 。采用一 系  信号 的采集 、 处理 、 控制和输 出。   列新 技术 , 思想 , 新 例如采 用现场 总线 技术 和智 能模块 构成新  2 模块化 、 准化设计 , ) 标 通用性强 、 维护方便 、 可扩展性强 ;   型微机 配料系统 , 以提 高系统 的可靠性 和易维护性 。新型微  可 机配料系统应具 有成本低廉 , 靠性 高 , 于使 用和 维护等特  可 易 性, 从而容易为现场运行人员接受 , 于广泛推 广和应用 。 便 此外  工厂 自动化 的发展方 向是 全厂的 自动化控制与管理 。 新型微机  配 料系统组 成 的全厂计算 机 监控 系统 , 以解 决 自动化 孤 岛  可
的 问题 。  

3 基于丰富的 P ) c软件 , 使控制 系统应用软件开发周期短 ;   4 可靠的接地并附加信号调理及隔离模块保证信号的稳定: )   5 严格 的测试程序保证系统 的可靠性 。 )  
23系统功能  .

1显 示 台时 、 比、 给量 、 重 、 号 和累计量 , ) 配 料 料 信 对班产  量、 日产量、 月产量和年产量进行 自动累计 ;   2 工 况 图动态 显示 。 电振 机 的振 动 , ) 如 电机 的开关 门 。 出  料 。动作过程真实生动 , 且有文字提示 ;   3 数据编辑的功能 : ) 输入 台时、 比、 配 系数 ;   4 自动识别缺料 、 ) 卡秤 , 故障 自动报警并全线 自动停 机 。 屏 

斗秤水泥配料系统 , 具有静态计量准确 , 构简单 , 价低  结 造

等优点 。 本文以斗 秤为例 , 介绍 了一种基于可编程 智能模块 、 工  业控制计算机和 R 4 5总线通讯方式 的水泥微机 配料 系统 。 S8  

2 系 统 总 体 设 计 
21 . 设计指 导思想 

幕指示故障 内容 :     。 5计算 机辅 助标秤 功能 , ) 操作方便准确可靠 ;   1 利用先进 、 ) 有效 的智能控制技术开发研制出高品质、 新一  6 计算精度 :.   ) 05%; 王 东 涛 : 教 授 工 学 硕 士  副 7 微机控制 18 ; ) —路  基 金 资 助 : 家 93计 划 子 课 题 “ 压 超 浓 相 气 固 两 相 流 流 型  国 7 高 8方便 的手 动控制功能 , ) 可进行单路上料 的控制 :   测 量 研 究 ” 0 4 2 70 - 4 0 ) ( 0 CB 17 2 0 - 1  2 9 信号检测采用 R 4 5总线传输 , ) S8 传输距离可达 1 . 2公里 ;  


2 8— 3 O ,年 邮 局 订 阅 号 : 2 9   6元 8 .46

控 制 系 统 
1) 0配料微机与厂级监控计算机通过以太网构成网络。  

3 硬 件 设 计 
管 ——  理 第  自 3     动 级  化 — — 
第 
2  


础 

级 

自——  动  化  第 
1  

级 

图 2 斗秤微机配料流程 

42功能设计  . 监控 的“ 实时” 要求 由定时器方法实现 。 时时间为 05 。 定 .秒   每个 周期完成数 据通讯 、 入输 出检 测 、 输 控制算法 、 出刷新 、 输   图 1斗秤微机配料系统组成  报警输 出、 画面显示操作 。 数据通讯 的实现采用多线程 。 命令及  斗秤微机配料系统的组成 如图 1 所示 。该系统 由 3级两个  数据 的输入 由 Widw 操 作系统 提供 的命令 及数据 输入方 法  no s 层次组成 。 传感器和执行器及信号变换模块构成第 1 级—— 检  实现 。 菜单功能实现命令输入 , 如运 行、 暂停 、 打印等 , 对话框用 
一  

给料 给料 机 机 机 

机 

测及 驱动 ; 工业控 制计 算 机构成第 2级—— 现场控 制 ; 管理 计  来进行数据的输入 。   算机为第 3 级——车 间管 理 、 厂长管理 。第 1 级和第 2 级组 成  了基础 自动 化层 , 3级为管理 自动化层 。监控计算机 与管 理  第
43界面设计  .

斗秤微机配料控制界面如 图 3所示。该界面使用位图进行 

通过 周期调 用不 同画面产生 动画效果 , 现工  表 计算机构成一个 局域 网, 管理人 员可以随时在 网上查看 现场生  工况 图的显示 , 况 图的动画效果 。   产信息 。   31信号变换  .
AD变换 采 用 I M 0 7模 块 。 / 换 采 用 I M 0 0模  / O 41 D O变 O 45
总 时 量” 古产   工 艺 过 程 状 况 图 堕 停 堕   _

块, 其中 电磁振动 给料机 由一块 I M 0 0控制 , 门电机 由一  O 45 开 块 I M 0 0控制。O 0 7和 I M4 5 O 45 I M4 1 O 0 0模块是 自主开发的 A D /  和 DO转换模块 , / 具有抗干扰能力强 , 可靠性高 , 传输距离远 等  特点。 只需二根导线通过 R 4 5网络 即可与控制 主机 相互 通  它 S8 讯。 使用 多个模块可 以方便 的构成 R 4 5 S 8 分布式 的控制 系统 网 

1 l l I I I f l I                  

络 。每 个 网络 最多 可 串接 25 模块 .该 网 络通 过 R 22 5个 S3/   R 45 S8 转换即可连到控制计 算机。  
3  S8 . R 4 5总线  2

配 比   2.   0 0l 0

料 量g 给 k  
科 蔓 

i 

忆0 l 0 
0 5l .    2

10   0 0l  
05  .  l 2
01  l     2

妇 

帅l  
02 l .5  
0  l .2   1 

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02 l .5  
0  l .2   1 

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10     0l B  
02 l .   5
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荪  ]

00l    0  
02 l .   5
01  l 2  

10 0 l 00   .0
2 们   l

02 l .   S

值号 v 01 1l   .2    

01  l 2  

曩 T 0 6   0 0   0 3 J 0 0 l 0 0 J 0 3 l 0 0 l . 0   3 4 f 税量   . 8 6  1 . 2 4  1   S   . 3     3     S   . 3  0 0 l   9 3 S S 3 6 0 3  
0早 0 l 坤 : .l 9 0   o:. 1 0 0   晚: . 20 Sl
 

1日 0l3 4 :   月: 1 2 1   0   0 年:   l0

1 l    

R 4 5是一种半双工传输的通讯总线 ,只有两条信号线 , S8  



关  
…  

玉 垂 垂 轴 无曼 分  传 器电 机电机 电耳二信 1贝     感 振     _ 度 二  
2 0010 2 090324l :3:  : :   
. 

条为 信号线 正 , 一条 为信号 线负 , 标 为 A和 B 或 D — 分别 , A  T +D T 一 R 45 A 、 A A 。 S8 采用差分传输 , 最大传输距离为 1 K . m米 。 2  


图 3 斗秤微机配料控制界面 

模 块连接时总线 的信 号正与各个模 块 的 D T + 接 ,总线 的  AA相 信号负与模块 的 D T 一 A A 相接 。  

5 结 束 语 
本 文创新 点 :基 于可编程 智能模块 、工业 控制计算 机 和  R 45 S8 现场总线实 现信号 的采集 、 处理 、 制和输 出, 控 构成 了一 
种具有高性价 比的斗秤 水泥微机配料系统 : 采用局域 网实现 了 

4 软 件 设 计 
V sa c + 为开发 Wi o s i l +是 u  n w 应用程序而创 建的一种循序  d

现场监控计算机与管理计 算机间的通讯 : 系统软件采用模块化  渐进的编程工具 。它 的高 性能及高度集成 的开发环境 , 可使用  方法 使用 v + 编制 。实际运行表 明 , c+ 该系统运行 可靠 , 维护使  户方便地创建 和调试 Widw 应用程序 。 Vsa B s nos 与 i l ai u   c相比 , 用方便 ,   人机界面友好 , 具有 良好 的控制效果 。 系统 经过改进  该 Vsa C + i l + 具有 高效、 u  高可靠 的特 点 , 是编写微 机监控系统 的优  可用 于失重秤 、 调速秤 、 皮带 秤等微机配料系统 , 在微机配料方  选软件之一 。 本系统采用 Vs l + 编写。 i aC + u  微机配料 系统采用单  面具有较 大的推广 应用 价值 。  

文档界 面 , 用静态链 接库 , 成一个 可执行 文件 。 4 斗秤  参考 文献  使 形 . 1 微机配料流程  【 黄采伦 , 1 】 彭献武. 水泥生料微机配料系统【 微计算机信息, J 】   19 , )32 . 98( : -5 62   转第 2 页) 7   斗秤微 机配料流程如图 2 所示 。  

@圉同局阅. 3元年 2  自 邮订号2 6 /一— 控 8 0   9

控 制 系 统 
有效输出值 以上位机修改值 为准 , 否则按 配方表的配方设定 的  ( 上接第 2 页) 9   作者简介: 王东涛( 6 一, 汉族 )河北省唐 山市人 , 1 5 )男( 9 , 河北理工  进行输 出。   大学计算机 与 自动 控制学 院副教授 , 学硕士 , 工 主要 研究方 向    数字 量输 入控制主要指 系统 的报 警及 故障处理程序 , 报警  为电力 系统安全 分析和计算机 控制及应 用。 3 . 5数字量 输入控制  程序设计包 括 自动 和手动 。报警信 号 由传感 器检测 ,传送 给 
Bi g a h : a g o r p y W n  Do ga  Wa b n  i  1 6 , n to s oe n 9 5 T n s a  ct  a gh n i y

P C程序根据报警信号做 出相应的安全保护动作 , 出触 发信  L, 给 号使报 警信号 灯亮 , 鸣器 响 , 蜂 暂停 系 统运行 , 切断 感应 加热 
器、 或者关闭相应的流量压力控制器。  

H bip v c. H  ee e  i M.. dgesf m Taj   ee r i e  o n e r i d hs S cv   ere r   i i o nn
U ie st  n 9 0  C re t . h   s a vc p fs o     b   n v ri i 1 9 . y u r nl y e i    ie— r e s r o te o f D p r n o   o u e  a d u o t n e a t t f C mp t r n  A tma i  En i e rn , me o gn e g i P lt c n c U i e i . o ye h i   nv r t s y s se y t m  sc r y e u t  i He e  bi

Hi e e r h n e e t ic u e o e   s  r s a c  i tr ss n l d  p w r ad n  c mp tr o ue   c nr1 o to .  

4 结 论 
本 文 提 出的 控制 系 统应 用 于西 安 电子科 技 大 学第 二代  MO V C D系统 , 相对于第一代 MO V C D控制 系统 , 特别 在步序子  程序设计 和模拟量输 出控制上有 了很 大的改进 , 在步序控制上 

a ay i n lss  

(6 0 9 河北 唐 山 河 北 理 工 大 学 计 算 机 与 自动 控 制 学 院 ) 030   王东涛 赵 延 军 崔 华龙 王 建 民  ( p rmet f o ue n   uo t nE gn eig De at n    mp tra dA tmai   n ier , oC o n 
He e  l t c n c Un v r i , n s a , b iPr v n e bi Po y e h i  i e st Ta g h n He e  o i c , y  

采用顺 序控制设计法来控制不 同步之间的动作和命令 , 相对 于  C ia Wa gD n to Z a  na  C i Mo g hn ) n   o ga   h oVaj n u  Hu n   n   in n 第 一代移位 控制方法 ,本步序 控制法对 于解决 复杂循 环 的问  W a gJa mi  
( 30 0 6号 题 ,更加灵活 、可靠 。在模拟量输 出控制上 采用 P C语 句表  通 讯 地 址 : 6 0 9 河 北 河 北 省 唐 山市 新 华 西 道 4 河 北 理  L 王 ( )   的编程方法 , 编写模 拟量渐进爬 升子程 序 , 解决 了在第一  工 大 学 计 算 机 与 自动 控 制 学 院 ) 东 涛 

代 系统中 , 大量 的模 拟量 输出 由上位机来计算 处理再 通过 P C L  进行控制 , 造成上位机负 载过 大 , 控制延 迟 , 响应 速度较慢 的问 

( 日期: 0 .1) 收稿 2 7 . ( 日 : 0 .1) 0 2 3修稿 期 2 73 5 0 . 

上接第 7 页) 9   题 。系统现场试验运行表 明, 控制 系统 稳定 、 该 快速 、 安全 , 完全  ( 本 文作 者创新点 : 所使用的解耦模糊 P I D控制模糊语言规  满足工艺 的要 求 , 有很 高的应用价 值 , 具 同时本 系统 的研 制成 
功将促进 国内微 电子行业的发展 , 在国内居于领先 地位。   则 简单 , 数量少 , 系统 响应速度较快 。 不论是 在被控对象参数改 
本文作者创新点:本文提出了一种基于 P C的 MO V L C D控  变 还是 出现 随机干 扰的情况 下控制 系统均 能获得较好 动态性    制 系统 的设计及实现 。 特别是在软件程序设计上运用 了先进 的  能指标 。

控制思想 , 采用顺序 控制法解决 了 MO V C D系统 中对 于复杂步  参考文献  1张益农 , 萧德 云 , F C B锅炉汽包水位 自校 正 PD模 糊控 制研  I 序 的控制 , 在模拟量输 出控制上采用 了 P C的语句表 (T ) L S L 编  [】 程方 法 , 编写模拟 量渐进爬 升子程 序 , 来 其处理 速度快 于梯形  图, 内存 占用少 , 解决了模拟量输出防止冲击的可能 。 本系统提  出的控制方案 , 全满 足了系统工艺 的要求 。 完  
参考 文 献 :  

究, 计算机应用与软件 ,0 4 1 , 2 卷第 1 ,3 — 66   20 72 第 1 2期 p 4 3 ,2
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[】 1尚温胜 , 廖常 俊, 涵等. 代 MO V 范广 现 C D技术 的发展与展 望.  
华南 师 范 大 学 学报 。9 9 3  19 ( )

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[ 苗敬利 , 4 ] 李华德 , 糊控制和传统 PD控制 的仿真研究 , ] 模 I [微  J 计算机信息 ,0 3年 o ,5 2   20 7期 1 ,6 作者简 介: 杨宁(9 8 )女 叉 , 15 一 , 族)江西南 昌人 , 广东技术师范学  院 自动化系教授 , 硕士 , 主要从 事人工智 能 、 过程控 制 、 系统仿  真研 究 ; 杨天奇 (9 1 )男 ( )江西南 昌人 , 16 一 , 汉族 , 暨南 大学计算  机科学系 副教授 , 博士 , 主要从事人工智能 、 数据挖 掘研究 。  
Big a h : n   n  b r n 1 5 -,N n c a g in x,p - o r p y Ya g Nig on i  9 8 a gh n ,Ja g i r   o
f so   n te De t f  t ma in e s r i  h   p .o Au o t ,ME,Re e r h f l :a iiil o s a c   e d a f a  i c i tl g n e r c s  o t l n   y t m  i lt n ; n g T a ? nel e c ,p e s c n r ,a d s se smua i i o o o Ya   in  

【】 2谢宝辉 . C D控制系统研 究与设计. MO V 西安 电子科技大 学论 
文 .0 53 20.  

[】 3郑晟 , 平, 巩建 张学. 代可编程 控制器 原理 与应用 . 一版  现 第 北京: 科学 出版社 ,9 9 19  

[] 4廖常初 . 7 3 040 L s — 0 /0 P C应用技术 . 北京: 机械 工业 出版社 ,  
2 OO5 1 . 

【】 5王贵成 , 宋琳 , 徐心和. 一种基于 P C的远程监控系统 的设计  L
【微计算机信息 ,o 5 J 】 2 0 

作者简介: 过润秋 , ,9 0江苏, 女 16 , 教授 , 研究方向计算机控制技术;  

q  b r n 9 1 i o i 1 6 一,N n h n ,Ja g i s scae poe sri h   n a c a g in x,a o it  rfso n te
De t f   mp r S in e Dr o  , R s ac   e d at ca  p .o Co ee   ce c , .f S e e rh f l : ri il i i f i tl g n e n   aa d g i g ne ie c ,a d d t  ig n  

陈贤能, , 8, , 男 1 0浙江 硕士研究生, 9 研究方向计算机控制技术。  
B o r p y G o R n q ,fm l ,1 6 , in s ,p o so ,t   ig a h : u  u - i e ae 9 0 j gu r e sr h u a f e
d r cin o   e e r h i c mp tr c nr l tc nq e ; h n Xi n   i t   frsac  s o ue  o t   eh iu sC e   a - e o   o

(16 1 广 州  广 东 技 术 师 范 学 院 自动 化 系) 宁  523 杨

( 16 2 广 州  广 东 暨南 大 学 计 算 机 科 学 系 ) 天 奇  5 03 杨 nn ,m l,9 0 hj n ,mat ,te drco   eer  s 通 讯地 址: 1 6 1 广 州 市 广 州 市 天 河 区石 牌 ,华 南 师 范 大 学  e g a 18 .zei g e a s r h  i t n o rsac i e ei f h     03
c mp tr c nr l tc nq e . o ue   o t  e h i u s  o

高 校 教 职 工 师 村 B10 ) 宁  4 3杨
( 收稿 日期:0731) 20 ..3( 修稿 日期: 0 .. ) 2 7 1  0 45

(10 1 西安 西 安 电子 科 技大 学 机 电工 程 学 院 ) 润 秋 陈 贤能  707 过
r c o lo   e t 岫 e h l c lEn i e rn , Xi i n Un v r i , S h o   fEl c r c a l a  g n e i g i d a   i e st   y

Xia  1 0 1 C i a Gu   n - i C e   a - e g ’ n7 0 7 , hn ) oRa qu h nXin N n   通 讯 地 i ( 1 0 1 西 安 西 安 电 子 科 技大 学 1 7信 箱) 贤 能   ̄: 0 7 7 9 陈 ( 收稿 日 2 0 . 1) 期: 7 . ( 0 2   修稿 日 : 0 .. ) 3 期 2 7 1  0 35

@ 潮局  846 l一— 邮订 260 - 2  .   ̄q 7 93L-


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