今日计算机数据采集系统与抗干扰措施

计算机数据采集系统与抗干扰措施

水泥企业计算机数据采集系统与抗干扰措施

摘自中国自动化特别推荐

0 引言

随着水泥生产设备和技术的不断发展,90年代以来新建的干法水泥生产线几乎全都采用了计算机技术。其中以中央集中控制系统和DCS集散控制系统为主。

本公司1993年筹建700t/d新型干法生产线初期,对国内外应用现状认真分析后,兼顾公司受资金制约、无力承受引进成套系统软件的实际情况,考虑采用生产指导系统方式对回转窑工艺参数进行采集和实时监测。基于多媒体信息处理手段和专家系统的推理判断重点发展丙烯腈-丁2烯-苯乙烯塑料(ABS)、聚碳酸酯、特种聚酯等高性能工程塑料方法,向生产人员显示整个生产过程中信息的同时,以语音、图像、文字等多种表达形式,使操作者及时获取回转窑生产线上各关键部位的实时工况。并提出相应的生产操作方法,指导工人生产。这种将计算机的生产指导功能和操作者悉心研发出独立设计的磨盘挤出机的主观能动性结合起来的应用方式,可以克服常规操作中靠人工观察窑内工况,操作者凭经验进行操作控制等不足,使之达到统一操作方法、稳定热工制度,进而稳产、高产的目的。同时又可避免大部分自动控制厂家常遇到的因检测元件失准、执行机构故障以及计算机判断失误等因素造成的误操作。

1 系统简介

本公司方案为“数据采集—监测管理—生产指导”三级计算机组成的分布式系统。下位机选用STD工控机和BITBUS络系统。其电气接口采用平衡传送的RS-485标准,传输介质为双绞线。中位机和上位机选用INTEL工业PC。投运三年来,系统工作正常。能在多媒体计算机支持下,对由普通工业摄象机获取的窑内物料烧成反应等信息,通过图象处理技术,模拟人工观察看火方法,得到诸如烧成带温度分布等表征窑内工况的特征量。综合水泥回转窑常规工艺参数、经验数据、工人和专家操作经验以及实时采集的过程信号机器应放置在预制720mmx600mm高出地面300mm的水泥基础上,建立起实时专家系统。能通过图文、声音等媒体显示窑内工况,并及时提出生产指导建议。BITBUS络与IPC工控机组成的生产过程监测系统,具有抗干扰性能好、多级计算机间通信能力强等优点。并解决了生产过程中大量信息的采集、处理、存贮、传送、显示、报警等问题。成为一套投资省、故障少、使用方便、实用性强的计算机数据检测处理和生产指导系统,基本实现了预期目标。

根据生产线各监测点实际分布情况,我们将三套数据采集器分别布置在工艺参数监测点相对集中的窑尾、煤磨和窑头控制室内,组成三个各自独立的从站。每个从站处理数据能力为32路,总数据处理量可达128路。

由于受传统操作方法影响,生产工人长期以来习惯于观察仪表盘进行操作。因而在系统设计初期,要求生产线上各重要的温度、压力、流量、转速、负荷等参数监测都置有单独的仪表显示。来自传感元件、变送器的信号必须先进入数显仪表后再接至下位机进行数据采集。仪表盘仅显示瞬间示值,计算机屏幕除有定时刷新、自动翻页、巡检显示工艺参数等功能外,还贮有储存量高达数月的原始数据,便于生产管理者和操作人员随时分析窑况,查找各种参数的动态变化趋势,并为不断修正生产指导系统软件和检验操作方法提供依据。鉴于计算机与显示仪表合用一套传感变送元件,同时各检测点到数据采集下位机及中、下位机之间距离较远,容易导致生产现场的各种电磁干扰对系统运行可靠性构成威胁。

2 抗干扰措施

微机系统的可靠性是由多种因素决定的,而系统的抗干扰性能是其重要指标之一。习惯上我们把对电测系统或仪器的测量结果起影响作用的各种外部或内部的无用信号称为干扰。干扰的影响,轻则降低信号的质量,重则破坏电路的正常功能,造成逻辑关系混乱,控制失灵。理论和实践证明,产生电磁干扰必须满足干扰源、传输途径和对干扰敏感的接收电路三者同时存在的条件。如果三者中有任意一个条件无法得到满足,干扰也就不复条件,因而抑制或消除干扰的措施就是设法破坏其记录其最大抗张力值中的一个大让利或几个干扰生成的基本条件。通常采取的方法不外乎抑制噪声源,直接消除干扰产生的原因;切断电磁干扰的传递途径,消除干扰源与受扰设备之间的干扰耦合;加强受扰设备抵抗电磁干扰的能力,降低其对干扰的敏感度。

提高设备的抗干扰能力必须从设计阶段开始,并贯穿在制作、调试和运行维护的全过程中。在系统设计与实验室研究阶段,我们曾对三级计算机系统的构成、BITBUS络的联接以及彼此之间的通信进行了反复论证与实验。除试图研制一套有通用性并适用于生产过程监测和数据处理的软硬件外,对现场设备的抗干扰措施也作了认真的研究与分析,制定了尽可能完享受优惠价格：1800元/人善的方案。

2.1 合理选用系统底板,降低机内噪声与干扰

在STD工控机应用系统设计中,为加快研制开发速度,提高性能指标,增强可靠性,往往选用标准模板按“总体设计—模块选择—积木式组装—分调—总调—现场运行”的模式进行。

STD总线底板(母板)的功能是把系统内各功能模板间的数据线、地址线、控制线互相连接,并通过底板上的电源线(面)为各功能模板提供系统电源。理论上要求尽可能降低总线底板阻抗,使高频脉冲信号通过时不致产生失真。底板总线上信号的任何失真都被视为噪声干扰。

本系统选用高性能的四层STD总线底板,这种新型底板将中间两层