柳钢电子皮带秤的远程监控系统的设计与实现

罗志成

（柳钢计控所，广西柳州 545002）

1 前言

随着柳钢生产规模的不断扩大，物资计量站点也随之增多。为解决设备增多和人员相对较少的矛盾，优化和合理利用人力资源.柳钢进行了皮带秤远程监控系统项目的研制与应用。将物资计量数据（皮带秤）的生成、采集、传递、分析、查询、汇总、结算等物资计量管理的各个环节信息化，能够全面提高公司的物资计量管理水平。

2 系统的功能、硬件及软件组成

电子皮带秤网络功能的增强也是电子皮带秤智能化的具体表现，网络功能的引入是用户可进行多台皮带秤联网，进行集中监控，与上位机通信的实现使用户可方便地将数据进行存储。皮带秤的计量数据通过MOXA串口服务器（在监控计算机上模拟多个串口.通过模拟串口进行数据的远程采集）传送至接入层交换机（研华2108）.然后通过光纤收发器传送至分布层交换机(CⅠSC02960).最后通过光纤模块传送至核心层交换机(CⅠSC03750)后传送至数据采集工作站.工作站将采集到的计量数据传送至服务器以供计量管理使用。

2.1 功能设计

如图1所示，根据柳钢的实际情况，利用工控机通过RS-485总线在电子称重控制器湘计和一UN1上采集皮带秤的称重信息。采用VB.NET语言开发基于SQL Server数据库的检斤数据管理系统程序，实现采集数据的自动存储、智能化管理、根据用户需求打印报表：基于ASP.NET技术开发网络信息系统平台，为管理部门、财务部门提供实时的物流数据。

图1 柳钢皮带称的远程监控系统平台示意图

2.2 系统设计的模型

系统设计模型如图2所示。

图2 系统设计模型示意图

2.3 软件构架

软件构架见图3。

图3 软件构架示意图

2.4 硬件构架

联想台式机、研华工控计算机放置在皮带秤无人值守监控室内.通过远程监控软件实现数据采集、查询和汇总。在皮带通廊安装摄像装置.对皮带运行情况进行全天24 h监控。通过视频服务器及相关的网络设施传送至设在皮带秤无人值守监控室内的监控计算机，显示、监控各皮带秤计量点的现场皮带运行情况，井可查看每个皮带秤的实时和历史监控录像。

3 皮带秤的远程监控系统的开发平台

3.1 系统开发的平台

系统开发的平台是visual studio.NET，相同的情况下用visual studio.NET开发比ASP等速度快，维护升级容易，页面、代码分离；代码可复用等等特性让再次开发变得容易。visual studio.NET布局简单，能非常简单的实现大型商务网站的布局，可成本却非常低，可跨平台操作，不需修改代码，可忽略硬件开发坏境，不管32位还是64位，完全面向对象，方便设计，调试方便，开发周期短、易维护，可以满足基本的企业需求。

3.2 数据库管理系统

数据库管理系统 (database management system)简称DBMS，是一种操纵和管理数据库的大型软件，是用于建立、使用和维护数据库.它对数据库进行统一的管理和控制，以保证数据库的安全性和完整性.用户通过DBMS访问数据库中的数据，数据库管理员也通过DBMS进行数据库的维护工作.它提供多种功能，可使多个应用程序和用户用不同的方法在同时或不同时刻去建立，修改和询问数据库.它使用户能方便地定义和操纵数据，维护数据的安全性和完整性，以及进行多用户下的并发控制和恢复数据库。

3.3 远程服务器的设计

为更好的查看称重数据，我们采用ASP.NET技术设计了B/S应用程序，相关部门可通过网络权限对服务器进行相关数据查询，B/S应用程序检设计三个功能模块：日报表查询模块、月报表查询模块及检斤单查询模块。

皮带秤数据通过串口服务器.将现场称重的皮带秤的串口镜像到网络中.进行远程的数据采集，原理如图4所示。

图4 数据采集系统原理图

远程监控系统将物资计量数据的生成、采集、传递、分析、查询、汇总等物资计量管理的各个环节信息化，能够全面提高公司的物资计量管理水平.提供优质的计量服务.产生巨大的经济效益，实现了集中管理、实时监控，减少了运行设备，降低了维护成本。

①所要采集的皮带秤仪表数量及类型：共20台仪表，湘计和一UN1；

②将仪表连接至串口数据服务器后.通过光纤收发器、交换机等网络设备传输至存储用的计算机或服务器。

③采用摩沙 (MOXA)Nport2串口设备联网服务器，其特点是可以让串口设备立即联网。

4 实际应用情况

4.1 应用情况

远程监控系统安装在计控所主控机房内的一台工控机中，通过二十路RS-485与电子皮带机称重控制器的RS-458接口相连，通过工控机内置接口卡连接到LAN，工控机兼作WEB服务器向LAN用户提供称重即时信息。计算机与现场称重仪表通过多串口服务器实现称重数据采集，直接将现场仪表采集到的模拟称重数据通过多串口服务器传递到控制室数据采集计算机上，转换成数字信号进行显示.并同时存入网络数据库以方便查询。通过散据采集查询软件将现场称重数据统一显示在一个主界面上，显示界面直观、简洁，并按现场皮带秤计量进行分组显示。

系统安装运行一年多来，工作情况良好，数据管理的自动化使得操作人员节省了大量数据抄录的时间，为技术员分析问题提供了详尽的数据。

4.2 存在干扰问题

(1)干扰存在的主要方式

RS485总线是采用差分平衡电气接口，具有较强的抗电磁干扰能力，但在实际应用中，RS485总线并未达到人们期望的效果。问题往往出现在以下几个方面：第一网络拓扑不合理，未按照总线型网络拓扑布线，成为事实上的星型拓扑;其二传输线与接收和发送端设备连接不正确，削弱了平衡线的抗干扰能力；第三公用双绞线，未进一步采取抗干扰措施，比如采用屏蔽双绞线.虽然在造成干扰的方式上有所不同但在干扰的表现形式上只有两种：一种是反射增加了信号畸变程度；一种是外部的干扰由于平衡条件被破坏，共模干扰变成了串模信号进入传输线。

除此之外，还存在以下三种方式的信道干扰：

①电源干扰：在工业系统中大功率电气设备的启停，负载电流的快速变化，使电网波形发生畸变产生的干扰。

②信道干扰：杂散电磁场通过感应和辐射方式进入的干扰。电子皮带秤仪控现场的大功率电气设备启停运行时，会产生交变的电磁场；高压控制柜中变压器以及开关器件通断产生的放电干扰是信号传输中最严重的干扰。

③地线干扰：信号的接地选择不当或接地不良产生的干扰。当传输信号处于脉冲工作状态，动态脉冲电流在杂散的接她阻抗上产生干扰电压，对信道中传送的信号构成严重的干扰。

(2)干扰抑制的方法

①使用质量优良的屏蔽线缆.并且在远程站机柜内将信号线缆屏蔽的一端有效接地，从而彻底隔断由电磁感应和辐射方式进入的干扰。

②称重显示控制器信号传输端接地安全接“零”，可以有效清除电阻耦合产生的干扰。

在采取上述措施后，影响数据传送的干扰基本得到了有效的抑制，满足了生产数据同步传递的生产需求。

5 结语

皮带秤远程监控系统平台的设计应用，取得了一定的成绩，但生产实际对电子皮带秤的要求也越来越高的，这就需要科技工作者在电子皮带秤的发展方面不断努力。人机界面的优化可以对实际生产、控制以及生产成本等方面带来很大益处.因此，好的人机界面也是电子皮带秤追求的一个目标.随着网络应用的普及，电子皮带秤系统中网络的引入成为一种趋势，因此基于网络的人机界面将取代现存的人机界面模式，但未来电子皮带秤的网络不仅仅是传送数据这么单调。随着嵌入式系统技术在电子皮带秤应用上的深入，其网络功能将更强更全.远程监控将是电子皮带秤发展的一个趋势。