研华数据采集板卡在热轧带钢生产线中的应用

1、研华数据采集板卡在热轧带钢生产线中的应用吴建光宝山钢铁股份有限公司分公司热轧厂设备管理室 200941摘要:本文介绍了采用研华610H工控机及研华数据采集板卡在宝钢热轧2050产线中进行产线数据采集的应用情况,该项目取得了良好的应用的效果。关键词:数据采集热轧带钢研华工控机动态链接库1. 背景介绍在现代化热轧带钢生产过程中,离不开生产部门对产品实时控制的要求和质检部门对产品质量的最终检测。而对于热轧带钢产品来说,带钢宽度、厚度、温度、速度是最基本也是最重要的生产过程参数。宝钢集团宝钢股份分公司2050热轧厂质检站原有的数据采集系统是依靠记录仪根据实时采集的数据,在记录纸上绘制曲线图,数据不易保

2、存,查阅比对困难。为提高劳动生产效率,拟开发一套数据采集系统,采集带钢生产过程中的宽度、厚度、温度、速度等数据,实时显示并保存到数据库中,以供质检部门和现场技术工程师对生产过程进行分析,以改进生产工艺,提高控制精度和产品质量。2. 系统要求模拟信号共11路,分别是粗轧宽度、厚度、温度、速度、精轧温度、宽度、厚度、速度、卷取温度、宽度、速度,都为±10V或0-10V信号数字量信号共3个,分别是粗轧咬钢信号、精轧咬钢信号和卷取咬钢信号。 图1带钢生产线各信号分布图基本功能要求:(1能够采集各模拟量信号,经处理后能在实时终端中实时显示各模拟量随时间变化的趋势图。(2能够接受过程机发送的带钢

3、设定值并与曲线对应显示。(3能够将数据及带钢信息保存在数据库中,通过离线浏览终端可以进行历史数据查询,数据可导出,画面可打印。(4系统简洁,响应迅速,维护方便。在市场中可以选择的数据采集设备有小型PLC(DCS,还有基于PC的数据采集卡,不过PLC(DCS系统的设备投入较高,且由于我们的点数比较小,没有信号输出的要求,所以宜采用成本低廉、开发周期短、性能可靠的数据采集板卡作为最佳选择。为此我们选择了研华工控机+研华数据采集卡的解决方案。3. 系统结构3.1 系统结构图系统结构图如下图2所示:研华数据采集服务器PCI-1713PCI-1730现场模拟和数字信号实时终端图2 系统结构图系统主要由数

4、据采集设备、实时终端和数据库服务器三部分组成。采集设备与现场的仪表设备相连,通过采集标准的模拟信号量,收集生产过程的实时数据,并保存到数据库服务器的数据库中。带钢设定的获得,是通过服务器与过程控制机之间通过TCP/IP发送数据电文来实现设定数据的传输。所有收集到的数据存储在数据库服务器中,通过编写画面应用软件,读取服务器中数据库并显示,显示画面实时刷新。3.2硬件平台配置如下:工控机 研华IPC-610H模拟量数据采集卡:研华PCI-1713(配PCLD-881B端子板数字量数据采集卡:研华 PCI-1730(配PCLD-880端子板连接电缆:高速DB-37双屏蔽电缆 研华 PCL-10137

5、H-3实时终端:DELL Dimension 4700 ×4离线数据查询终端:DELL Dimension 4700数据库服务器:DELL PowerEdge 4600(1PCI-1730是一款PCI总线的32路隔离数字量输入/输出卡,隔离保护电压可达到2500VDC。它是要求采取高电压隔离工业应用的理想选择。此外,所有输出通道都提供高电压保护。主要特点:32路隔离DIO通道(16路输入和16路输出32路TTL电平DIO通道(16路输入和16路输出高输出驱动能力隔离I/O通道高电压隔离(2500VDC中断能力2个20针接口用于隔离数字量I/O通道,2个接口用于TTL数字量I/O通道

6、用于隔离输入和输出通道的D型接口(2PCI-1713是一款PCI总线的32路隔离高速模拟量输入卡。它提供了32个模拟量输入通道,采样频率可达100KS/s、12位分辨率及2500VDC的直流隔离保护。主要特点:2500VDC隔离保护32路单端或16路差分模拟量输入,或组合输入方式12位A/D转换分辨率A/D转换器的采样速率可达100KS/s每个输入通道的增益可编程卡上4K采样FIFO缓冲器支持软件、内部定时器触发或外部触发3.3软件平台3.3.1采集卡的编程利用PCI-1713进行Windows应用程序开发,可以有三种方法。利用研华光盘中附带的Geni DAQ Development开发环境,

7、这是研华针对PCI系列板提供的标准开发环境,其优点是针对性强,缺点是不是通用的开发环境,程序移植性较差;由用户自行开发针对底层硬件的驱动程序,这种方法灵活性最大,代码执行效率也高,可以充分发挥硬件的性能,但是要求开发者具有相当的计算机软、硬件水平;采用通用的开发环境(Visual Studio,Delphi等调用研华提供的标准动态链接库文件,采用这种方法可以在一定的程度上降低程序开发的难度,易于安装,易于诊断,易于编程,并且研华在这方面的资料和例程比较丰富,在提供较好灵活性地同时,提供相对于第一种方法更好的移植性。因此在我们采用第三种开发方法。本系统采用Microsoft Windows 20

8、00操作系统,数据库采用Microsoft SQL SERVER 2000,开发工具使用Microsoft Visual Studio 6.0。采用调用研华提供的系统动态链接库文件进行编程。软件结构如下3图所示: 图3 软件结构图 图4 数据采集程序界面图4中显示的是数据采集程序的主界面,其中间是数值显示部分,模拟信号共11个,分别是粗轧宽度、厚度、温度、速度,精轧温度、宽度、厚度、速度,卷取温度、宽度、速度;数字信号共三个,分别是粗轧咬钢信号,精轧咬钢信号和卷取咬钢信号。11路模拟信号按每秒钟5次的频率更新,当信号前面的黄色圆圈变红的时候说明正在读数。三个数字信号实时读数,当提示圆圈变红的时

9、候说明信号为高电平(有效,为黄色的时候说明信号为低电平(无效。粗轧采样时刻:当带钢头部到达R4 时,采集工作站获得该信号,开始对粗轧的数据进行采集,同时过程机发送带钢数据信息。精轧采样时刻:当带钢头部到达F7 时,采集工作站获得该信号,开始对精轧的数据进行采集,同时过程机发送带钢数据信息。3.3.2 数据的实时显示数据的实时显示由分散在各操作台的实时终端完成,如下图5所示。画面显示信息主要包括:厚度曲线,温度曲线,宽度曲线,以及带钢数据。画面分成实时显示画面,历史数据显示画面。实时画面显示当前在线带钢数据,并按照生产进度,实时更新数据画面。画面的刷新频率为1秒钟。图5 终端的显示画面 3.3.

10、3 历史数据的保存、查询与打印 系统通过ADO（Active Data Object）对象与SQL数据库的连接，并实现数据 的查询、存储、更新等操作。ADO相对其他数据访问对象而言，其访问速度更快， 支持的方法更多。ADO对象主要包括三个对象： .Connection 对象:建立与数据库的连接,无论是本地还是远程数据库 .Command 对象:对数据库执行命令,比如查询、添加、删除记录等操作 .Recordset 对象:放置数据库中取得的记录或数据库中要更新的记录 历史数据显示画面包括：分时间段的带钢数据索引，某带钢数据的历史数据 查询、显示，对于某个带钢的数据可以进行保存或者打印。 带钢数据

11、保存： 保存带钢数据的显示画面， 保存成图片格式。 点击打印按钮， 即可将带钢数据的显示画面直接打印到打印机， 并且带钢数据实时曲线能够放大 以查看详细信息。 带钢数据检索，能够组合各种逻辑条件，如日期、带钢号、宽度、厚度、温 度等进行查询带钢数据。 4.总结 (1 采用工业级计算机，PCI数据采集板卡，安装配置简便，性能稳定，运 行近2年来，未出现任何问题。 (2 研华系列数据采集板卡产品能够提供完整的数据采集方案， 满足用户对 实际的多功能要求。 (3 技术资料齐全，例程丰富，开发应用周期短，维护更新便捷。 (4 系统性价比高，以低廉的成本达到最优的解决方案。 (5 研华具有良好的市场口碑及完善的服务管理体系， 是广大用户值得信赖 的产品。 参考文献 1PCI-1713 快速安装使用手册，ftp:/，研华 2PCI-1730 快速安装使用手册，ftp:/，研华 3 研华采集卡驱动程序工作原理及流程说明 ftp:/ ， 研华 4研华PCL818L数据采集卡在染色机监控系统中的应用，工业控制计算 机2006年19卷第7期，郭清华等 5数据采集系统设计与开发，研华(中国有限公司 IAG 应用工程师彭涛， ftp:/