某鋼鐵公司目前高爐料鬥稱稱重計量存在的缺陷,通過改進的稱重係統設計與開發,實現了對焦炭生產、運輸和消耗的實時監控和高精度計量,解決了長期困擾公司通過L1級係統計量誤差較大造成對焦炭消耗量不準確的統計,對公司資源優化配置、最大限度降低運營成本,增加企業利潤具有重要的現實意義。國內鋼鐵行業市場的激烈競爭、業務日益繁忙,傳統的信息處理和計量方式誤差較大已難以滿足實際業務的需求。為了進一步提高管理水平和競爭力,充分利用計算機技術和信息科技的發展成果,公司通過改進高爐料鬥稱稱重係統,完成以計算機係統為基礎組建現代化的計量係統。通過該項目的實施,將某鋼鐵公司的焦炭消耗管理提供自動化的手段,及時、準確、係統、完整的數據信息反映給客戶,從而降低營運成本,最大限度增加企業利潤。

1高爐料鬥稱稱重係統設計背景與意義

某鋼鐵公司鐵廠目前有三座高爐,一共8台料鬥秤:1#高爐兩台料鬥稱,2#高爐兩台料鬥稱,3#高爐四台料鬥稱。高爐投料采用計算機控製的料鬥秤進行投料、計量,但經過分析發現控製係統存在計量與實際消耗量偏差過大的現象,因此為了有效監控物料的投入,提高計量的準確度,現改進係統設計實現料鬥秤稱重計量係統,實現對三座高爐焦炭的消耗進行實時監控和計量,保證數據信息的準確、可靠。

2目前係統的不足

目前料鬥稱將4~20mA信號和料鬥的開關倉門數字量信號都接入L1級PLC控製係統,係統流程是小車到達料鬥稱,開料鬥倉門開始裝料,裝料結束關倉門。當控製係統收到小車到達信號時采集料鬥稱數據記為皮重,收到料鬥關閉倉門信號時采集料鬥稱數據記為毛重,然後係統計算得出淨重保存、顯示、上傳。但是料鬥關閉倉門信號到倉門完全關閉有一定的機械時間差,而且時間不固定,這段時間內仍有焦炭裝入小車,但沒有被記入毛重,所以每次采集計算的重量和實際消耗重量都有較大誤差,導致每月的累積量與實際消耗累積量差別很大。係統示意。

3改進稱重係統的設計與實現

3.1改進係統結構

改進係統通過將料鬥稱的4~20mA信號接入雙路信號變送器,分出2路,一路接入L1控製係統,一路接入新增稱重采集係統。原PLC控製係統的采集和傳輸方式不變,而新增稱重采集係統通過在各區域現場安裝RTU設備,直接與稱量設備進行通信,采用Modbus/Tcp協議讀取數據,然後用判穩算法來得到每次焦炭裝入量。係統示意,如圖2所示。各區域增加的RTU設備通過網絡接口連接到主幹以太網,係統通過以太網和各區域RTU通信,采用Modbus協議格式與各站點進行數據交互。Modbus協議定義了控製器能識別和使用的信息結構,當在Modbus網絡上進行通訊時,協議能使每一台控製器知道它本身的設備地址,並識別對它尋址的數據,取出包含在數據包中的數據信息,控製器也可組織回答信息,並使用Modbus協議將此信息傳送出去。

3.2係統設計與算法實現

每個區域增加1個STC-511RTU,該設備采用開放的Modbus/Tcp通信協議。為了提高數據通信、處理效率,軟件采用麵向對象多線程技術開發基於Modbus/Tcp的C/S架構軟件,利用獲取的相關數字量和模擬量數據進行相應的邏輯判斷、數據分析,並將結果數據保存至SQLServer數據庫中。為了方便用戶查詢、分析計量數據,係統還采用B/S架構進行設計,把各種累積數據、分析數據、報表數據進行Web發布,通過瀏覽器就可方便實現相應的功能操作。

當係統收到小車到達信號時開始啟動算法,把采集數據存入定義數組,下一循環周期到來時采集數據和數組中第一個值相比,如果在定義的閾值內就運行插入排序算法把值存入數組中。依次運算,每次采集的值都和數組中第一個值相比,根據結果判斷是否保存。如果連續10次(數組維數)的值都滿足條件,說明料鬥稱上物體重量處於穩定狀態,即可得到本次的皮重和毛重。其中間值、循環周期和數組維數可根據實際運用進行調整。

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