淺談原煤自動取樣機的二次開發(fā)與實踐

韓偉

（阿榮旗蒙西水泥有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 162750）

1 原煤自動取樣機概述

原煤是重要不可再生資源，也是水泥熟料企業(yè)重要的燃料，原煤的質(zhì)量直接影響水泥熟料成品的質(zhì)量和企業(yè)的生產(chǎn)成本，為了控制原煤質(zhì)量，減少人為作弊影響原煤熱值檢測結(jié)果，本公司上線一臺原煤自動取樣機，該機器需要在有人操作的前提下，可以隨機在原煤運輸車輛上采集3 個點或者4 個點的樣品并進行破碎、混料、均化和打包，但是由于需要人員在線操作，導致運輸車輛的司機和取樣員有較多接觸，且自動取樣機無法排除車輛重復取樣、一車多樣等風險，近些年給公司檢測原煤帶來了很多弊端，為了解決這些問題本公司利用C#語言重新開發(fā)了原煤自動取樣機的上位機控制系統(tǒng)，涉及到了一卡通系統(tǒng)的融合以及西門子的S7-200SMART、MODBUS TCP、OPC 協(xié)議語音提醒系統(tǒng)、電子車牌識別系統(tǒng)、LED 屏幕展示信息和監(jiān)控系統(tǒng)，系統(tǒng)多方位展示系統(tǒng)工作狀態(tài)讓司機更容易使用系統(tǒng)。

1.1 C#

C#，讀作C Sharp，是微軟推出的一種基于.NET 平臺的、面向?qū)ο蟮母呒壘幊陶Z言。是微軟公司在2000 年發(fā)布的一種新的編程語言，主要由安德斯·海爾斯伯格（ANDERS H）主持開發(fā)，它是第一個面向組件的編程語言，其源碼會編譯成msil 再運行。它借鑒了Delphi 的一個特點，與COM（組件對象模型）是直接集成的，并且新增了許多功能及語法糖。

1.2 S7-200Smart

高性能、高集成、更簡約的SIMATIC S7-200 SMART是西門子為中國客戶量身定制的一款高性價比小型PLC 產(chǎn)品。結(jié)合西門子SINAMICS 驅(qū)動產(chǎn)品及SIMATIC 人機界面產(chǎn)品，以S7-200 SMART 為核心的小型自動化解決方案將為客戶創(chuàng)造更多的價值。以太互聯(lián)，經(jīng)濟便捷，CPU 標配PROFINET 接口，支持多種通信協(xié)議，可與PLC、觸摸屏、變頻器、伺服驅(qū)動器、上位機等連網(wǎng)通信。本次改造功能就利用了網(wǎng)絡(luò)互連功能實現(xiàn)上位機控制系統(tǒng)和PLC 的通訊，以及PLC 之間的通訊。

1.3 OPC（OLE for Process Control）

OPC 技術(shù)是指為了給工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用程序之間的通信建立一個接口標準，在工業(yè)控制設(shè)備與控制軟件之間建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存取規(guī)范。它給工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一種標準數(shù)據(jù)訪問機制，將硬件與應(yīng)用軟件有效地分離開來，是一套與廠商無關(guān)的軟件數(shù)據(jù)交換標準接口和規(guī)程，主要解決過程控制系統(tǒng)與其數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)交換問題，可以在各個應(yīng)用之間提供透明的數(shù)據(jù)訪問。

1.4 Modbus

Modbus 由MODICON 公司于1979 年開發(fā)，是一種工業(yè)現(xiàn)場總線協(xié)議標準。1996 年施耐德公司推出基于以太網(wǎng)TCP/IP 的 Modbus 協(xié)議：ModbusTCP。Modbus 協(xié)議是一項應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，包括ASCII、RTU、TCP 三種報文類型。標準的Modbus 協(xié)議物理層接口有RS232、RS422、RS485和以太網(wǎng)接口，采用master/slave 方式通信，本次改造工作采取的是以太網(wǎng)接口。

2 原煤自動取樣機的技術(shù)改造工作的效應(yīng)

本次改造工作完成了防作弊（利用車輛的電子車牌和一卡通數(shù)據(jù)聯(lián)動防止取樣后的車輛重復取樣和套牌取樣）和取樣機的無人值守運行，在系統(tǒng)設(shè)計之初未考慮到廠家的風險，在系統(tǒng)開始實質(zhì)性開展時取樣機廠家已解體，無法提供技術(shù)支持，遇到困難筆者并沒有氣餒，連續(xù)數(shù)天蹲守在取樣機旁，不斷地和取樣工作人員探討，摸清整個取樣機的工作流程，了解取樣機各個部分的機械組成，然后開始檢測原有取樣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流向，在此期間還發(fā)現(xiàn)一個偶然性錯誤，取樣機配套的SIMATIC S7-200 SMART PLC 會不定期的死機導致整個系統(tǒng)停擺，而且無法在線處理，原來的處理方法是整個控制柜重新上電，重新上電后PLC 恢復初始狀態(tài)，但是取樣機再歸位的時候小車的正向、反向顛倒了，即原有取樣系統(tǒng)認為小車應(yīng)該在最左邊，但是取樣機本體的小車卻在最右邊，這就造成了取樣機無法再次啟動，需要值班人員手動將取樣機小車開到正確位置才能再次工作。

3 原煤自動取樣機的技術(shù)改造工作的運用

系統(tǒng)升級改造后，將廠家的控制系統(tǒng)棄用，重新在一卡通內(nèi)增加了取樣機的控制系統(tǒng)功能，實施后司機過磅完成后，根據(jù)取樣機的紅綠燈指示，停到取樣機的取樣位置看到取樣機的LED顯示屏提示系統(tǒng)正常的情況下即可刷卡取樣，系統(tǒng)根據(jù)車輛的卡片信息和電子車牌信息對比，防止重復取樣和套牌取樣的情況發(fā)生，并且是否是原煤車輛，如果所有先決條件都符合，系統(tǒng)即可生成取樣編號并自動計算隨機取樣點并發(fā)送啟動命令給取樣機本體，取樣機開始取樣，系統(tǒng)同時發(fā)送提醒信息給化驗室的取樣人員，告訴取樣人已有車輛開始取樣（不顯示車號），軟件系統(tǒng)還會通過企業(yè)微信及時提醒取樣人員將樣品從樣品桶內(nèi)取出（如果院內(nèi)沒有等待的車但桶內(nèi)有沒有取出的樣品，會提示取樣人員盡快取樣；如果院內(nèi)有車，但是8 個樣品桶已均有樣品的情況下，會立即通知取樣人員取樣，并提示刷卡的司機禁止刷卡）。化驗人員取樣的時候也會提醒司機正在取樣，無法刷卡，防止打包機突然轉(zhuǎn)動傷人，取樣員在拿到樣品桶，并掃描樣品桶的電子標簽時，系統(tǒng)會打印出來2 份該樣品的編號（僅顯示編號），1 份用于化驗過程中標識，另外1 份用于留樣，化驗室整個化驗過程都是根據(jù)標號進行化驗，做好水分，在做彈桶熱量的時候也要輸入樣品編號，手動確認收貨的時候系統(tǒng)會通過企業(yè)微信發(fā)送信息給司機，司機接收到信息即可到原煤堆場卸貨后過皮重出廠，筆者們還寫了一個小程序把彈桶熱量儀的結(jié)果直接上傳到了一卡通的系統(tǒng)里面和進廠車輛產(chǎn)生數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，第二天全分析人員上賬的時候，用掃描槍掃描編號條形碼后，系統(tǒng)解密車輛信息，上賬人員根據(jù)解密的原始數(shù)據(jù)進行ERP 系統(tǒng)的上賬操作。該系統(tǒng)實施后進一步提升了原煤化驗過程中的數(shù)據(jù)透明性，也減少了司機與化驗人員的直接聯(lián)系。在車輛刷卡取樣的同時完成車輛信息、供應(yīng)商信息等敏感信息全部采用數(shù)字編碼，以保證化驗過程中的透明性，且不再需要專人操作取樣機進行取樣，較大地提高了勞動生產(chǎn)效率。2019-05-16T13：40：49 第一車自動取樣開始，截至目前，該系統(tǒng)完成取樣次數(shù)8 526 次，按每次取樣時間平均為6 min，代替人工工作852.6 h。

4 原煤自動取樣機的技術(shù)改造工作中會遇到的問題

在整個改造過程中，業(yè)務(wù)流程溝通比較復雜，由原煤進廠、取樣機取樣到化驗結(jié)果完成并上賬的整個流程涉及人員多，人員專業(yè)素質(zhì)參差不齊，且各個崗位均不了解其他崗位的業(yè)務(wù)操作，筆者需要把整個流程的各個環(huán)節(jié)串聯(lián)起來并進行了優(yōu)化整合，雖然過程中出現(xiàn)了個別人員溝通不暢，但是筆者采取了非正式的溝通方式解決了該問題，并取得各個環(huán)節(jié)的人員的大力支持。

取樣機采取的激光測距儀測量車輛是否就位，原有測量方案是車廂位于激光測距儀的前端的指定范圍內(nèi)系統(tǒng)即認為車輛已到位可以開始取樣，但在實際使用過程中發(fā)現(xiàn)如果車輛沒有停到指定位置系統(tǒng)不能正確識別車輛長度，隨機獲取的位置就會發(fā)生錯誤，導致取樣轉(zhuǎn)頭不能正確取樣甚至轉(zhuǎn)壞車輛，且原來的上位機系統(tǒng)并未考慮到車輛的特殊性，部分車輛車廂并非平整而是呈前高后低的臺階狀態(tài)，因此原有取樣機的上位機控制程序Z軸隨機取時經(jīng)常會把車廂前段觸底而破壞車輛的機械部分，升級后上位機仍然采取隨機取樣的方式，但是隨機位置生成后進行排序，將隨機點的最小Z軸位置放到最后，這樣設(shè)計后再沒有出現(xiàn)過轉(zhuǎn)透車廂的情況。

5 結(jié)論

如今互聯(lián)網(wǎng)+和移動互聯(lián)網(wǎng)已滲透到生產(chǎn)生活的各個領(lǐng)域，作為水泥行業(yè)這種傳統(tǒng)工業(yè)領(lǐng)域的工作者，通過本次技術(shù)改造引入眾多先進技術(shù)，新、老技術(shù)的融合將企業(yè)管理更加拉上一個新的平臺，作為技術(shù)工作者深感欣慰，在日后的工作中筆者也將不斷學習新的知識并將先進的技術(shù)引入到工作當中，讓老設(shè)備換發(fā)新能力，給企業(yè)帶來新的工作方式。