摘要：介紹熱處理分布式監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)施方案。詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)配置，軟件思路。系統(tǒng)已投入實(shí)際運(yùn)行。

1系統(tǒng)組成

該系統(tǒng)主要用于有熱處理車間所電爐的爐溫測量控制和高溫油爐溫度測量。系統(tǒng)由上位機(jī)、板卡、ADAM-4000模塊、儀表柜（內(nèi)置智能儀表、輸入輸出模塊、晶閘管調(diào)整器）等組成。

圖一（上位機(jī)）

圖二（板卡）

熱處理車間各測點(diǎn)分散，要求系統(tǒng)具有較高的傳輸速率，因此采用RS-485工業(yè)現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，傳送速率1200bps～38.4kbps，傳送距離達(dá)1200米。設(shè)計(jì)上位機(jī)與具有現(xiàn)場總線功能的智能儀表、模塊分級(jí)控制，以使系統(tǒng)具有較高的開放性與可靠性。由于熱處理車間環(huán)境條件差，灰塵大，干擾強(qiáng)，系統(tǒng)控制中心的上位機(jī)采用研華公司生產(chǎn)的AW8-8248一體化工作站。鑒于測點(diǎn)較多，主機(jī)內(nèi)插入一片PCL-745B板卡以實(shí)現(xiàn)主機(jī)與智能儀表、功能模塊的高速通訊。下位機(jī)選用智能儀表和遠(yuǎn)端I/O模塊，通過RS-485網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通訊，無需使用溫變和補(bǔ)償導(dǎo)線以節(jié)省投資。電爐下位機(jī)采用千野公司生產(chǎn)的KP型數(shù)字式程序調(diào)節(jié)儀，高溫油爐下位機(jī)采用ADAM-4018、ADAM-4050模塊。系統(tǒng)框架如圖1。硬件技術(shù)性能說明如下：

（1）AWS-8248是研華公司的PC-BASED用于工業(yè)控制的高度整合的一體化工作站，工業(yè)級(jí)外殼及內(nèi)部設(shè)計(jì)特別適用于惡劣工作環(huán)境。

（2）PCL-745B板卡提供兩個(gè)獨(dú)立RS-422/485帶3000V絕緣隔離的串行接口，適用于WINDOWS下的高速I/O傳送，它將智能儀表和ADAM模塊信號(hào)上傳至計(jì)算機(jī)，并可輸出計(jì)算機(jī)的控制信號(hào)，達(dá)到實(shí)時(shí)調(diào)控的目的。

（3）采用ADAM-4018八通道熱電偶輸入模塊來采集高溫油爐熱偶信號(hào)并通過RS-485網(wǎng)絡(luò)送至上位機(jī)，ADAM-4050八通道數(shù)字量輸出模塊接受上位機(jī)指令，向各電爐控制柜、控制室發(fā)送報(bào)警控制信號(hào)。

（4）KP數(shù)字式程序調(diào)節(jié)器采用高性能的微處理器，指示精度為±0.1％，控制切換周期為0.1秒。該調(diào)節(jié)器具備非常完善的功能。（a）可存儲(chǔ)19種工藝曲線，程序段能任意連接、反復(fù)。（b）該儀表可以實(shí)現(xiàn)對爐溫的各種調(diào)節(jié)方式，如兩位式調(diào)節(jié)、PID調(diào)節(jié)，具備自整定功能。因此，爐溫調(diào)節(jié)完全由KP調(diào)節(jié)器完成，不再由上位機(jī)承擔(dān)，使系統(tǒng)功能分散，可靠性高。通過RS-485接口，可把儀器的目標(biāo)值及各種參數(shù)傳送給上位機(jī)，也可用上位機(jī)對儀器進(jìn)行設(shè)定。儀表輸出4～20mA信號(hào)給晶閘管調(diào)整器，實(shí)現(xiàn)電爐閉環(huán)控制。

（5）JT系列晶閘管調(diào)整器將觸發(fā)單位與晶閘管一體化，結(jié)構(gòu)緊湊，適合于盤裝，三相調(diào)功模塊無觸點(diǎn)控制，運(yùn)行可靠無噪聲。調(diào)整器接受4～20mA信號(hào)，控制饋送到電爐的動(dòng)力電源。熱處理電爐爐絲為鐵鉻電阻溫度系數(shù)小的發(fā)熱體，控制方法選擇電壓反饋相位控制方式。

2系統(tǒng)功能及特點(diǎn)

（1）集中控制各種熱處理爐，數(shù)目可達(dá)幾十臺(tái)，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)所要求的控溫?zé)崽幚砉に嚒?/p>

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測高溫油爐溫度。

（3）支持同一電爐多回路調(diào)節(jié)（分段控溫）。

（4）自動(dòng)控制過程記錄曲線，可選擇工藝設(shè)定曲線和控溫調(diào)節(jié)記錄曲線；對各電爐，智能儀表的工藝控制均有獨(dú)立的記錄曲線，記錄文件可長期保存在硬盤中供隨時(shí)調(diào)閱、打印，以便監(jiān)督工藝執(zhí)行情況，分析事故原因。

（5）具備斷偶、越限等完善的報(bào)警功能，報(bào)警事件自動(dòng)記錄（可長期保存）。

（6）系統(tǒng)具備分級(jí)控制權(quán)限，不同層位人員具備不同權(quán)限。

（7）具有良好的系統(tǒng)擴(kuò)充性。

3軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)以WINDOWS 9x為運(yùn)行環(huán)境，采用VB 6.0編寫，操作界面為全中文圖形。

3.1系統(tǒng)初始化自檢模塊

初始化工作以窗體的FORM-LOAD事件完成，將通信端口在窗體加載時(shí)打開，并初始化4018、4050、KP儀表以及繪制趨勢圖所需圖片框、繪圖筆數(shù)、數(shù)組等。

3.2實(shí)時(shí)通訊控制模塊

本系統(tǒng)中ADAM-4000模塊通訊規(guī)定：主機(jī)下發(fā)命令分地址部分和參數(shù)部分，現(xiàn)場監(jiān)控單元上報(bào)采集的數(shù)據(jù)。分布式模塊的命令發(fā)送后，必定有返回字符串。KP儀表與主機(jī)之間的通訊是在雙方約定的交握協(xié)議下，通過查詢“參數(shù)地址”傳送儀表參數(shù)。

系統(tǒng)采用VISUAL BASIC 6.0的MSCOMM32.OCX控件中的事件驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。MSCOMM控件需程序設(shè)置如下屬性：

（1）port屬性：設(shè)置或返回通信端口號(hào)。

（2）portopen屬性：打開或關(guān)閉用commport屬性設(shè)置的通信端口。

（3）settings屬性：設(shè)置或返回波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位等通信參數(shù)。

（4）input屬性：從接受緩沖區(qū)讀入字符。

（5）output屬性：向發(fā)送緩沖區(qū)寫入字符。

（6）handshaking屬性：指定通信雙方的交握協(xié)議。

由于RS-485網(wǎng)絡(luò)上的模塊及儀器傳輸速度分很多種，采用上述傳輸方式可將主控計(jì)算機(jī)上的通信速度與模塊速度一致。其中含有CHECKSUM的檢查，使結(jié)果較為正確。

上位機(jī)和下位機(jī)的通信采用查詢方式，即上位機(jī)根據(jù)所給的下位機(jī)的站址，按小站址到大站址順序查詢。當(dāng)上位機(jī)查詢到所指定的下位機(jī)站址時(shí)，發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)，下位機(jī)在接到上位機(jī)發(fā)來的命令后，將執(zhí)行結(jié)果回送上位機(jī)，結(jié)束通訊。所有通訊程序在TIMER控件的TIMER事件中完成。

3.3實(shí)時(shí)監(jiān)控模塊

系統(tǒng)啟停控制子模塊需設(shè)置按鈕作為切換定時(shí)器激活和關(guān)閉的工具。4018數(shù)值，將完成數(shù)據(jù)顯示到主窗體的溫度區(qū)（Lable控件的Caption屬性）。并且與報(bào)警值比較，計(jì)算ADAM-4050輸出狀態(tài)，判斷繼電器是否輸出，調(diào)用MsComm的Output屬性下發(fā)數(shù)字輸出命令。由于系統(tǒng)各個(gè)測量模塊會(huì)與其他模塊交錯(cuò)使用，如4050中夾雜4018的命令，為保證程序的高效與可維護(hù)性，程序中設(shè)立了標(biāo)志（Flag）。

趨勢圖子模塊調(diào)用PictureBox控件，通過設(shè)置Name、AutoReDraw、Visible屬性，讀取工藝參數(shù)監(jiān)測子模塊中的測量值變量，使用Line命令將獲得的值以圖形方式顯示在窗體上，并用API函數(shù)中的BitBlt函數(shù)復(fù)制圖片框，以產(chǎn)生圖形平滑移動(dòng)的效果。

3.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及查詢

為了保存監(jiān)測數(shù)據(jù)及日后查看數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)庫引擎建立1個(gè)access數(shù)據(jù)庫，定時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，共保存31天的數(shù)據(jù)，用Msflexgarid表格控件來顯示數(shù)據(jù)。

3.5數(shù)據(jù)報(bào)表及歷史趨勢圖打印

主要設(shè)計(jì)好打印紙坐標(biāo)系，方法是通過設(shè)置Printer的Scale、Scalemode等屬性，再用Printer的Line、Circle、Pset等圖形方法，最后調(diào)用enddoc結(jié)束打印。

4結(jié)束語

本系統(tǒng)采用RS-485工業(yè)現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，上、下位機(jī)分布式監(jiān)測，具有良好的系統(tǒng)擴(kuò)展性能，操作方便，安全可靠，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。既適用于新建項(xiàng)目的電爐設(shè)備配套，也適用于傳統(tǒng)熱處理車間的技術(shù)改造。