項目背景:
隨著鋼鐵廠生產和管理自動化水平的不斷提高,目前大部分鋼廠都實現了整個鋼廠各個生產環節的信息的統一監控和管理 。但是目前大部分鋼鐵廠都是采用傳統的PC計算機或工控機作為鋼廠的信息采集和查詢終端,傳統的計算機由于體積龐大,抗干擾性能和穩定性不高,而鋼廠中的生產和現場環境都比較惡劣,如高溫,金屬粉塵嚴重,電磁干擾很大等。PC機在現場使用經常出現死機現象,隨著自動化系統要求的提高,原來的方式已經無法滿足鋼廠生產現代化的要求。
近年來,嵌入式技術得到了廣泛的應用,在自動化領域也一樣,嵌入式產品以它獨有的實時性、穩定性在工業領域得到了客戶的認可。
嵌入式系統主要由嵌入式處理器、相關支撐硬件和嵌入式軟件系統組成,它是集軟硬件于一體的可獨立工作的“器件”。嵌入式硬件包括處理器,顯示卡,存儲介質、通訊設備、IC卡或信用卡讀取設備等。嵌入式軟件包括與硬件相關的底層軟件、操作系統、圖形界面、通訊協議、數據庫系統、標準化瀏覽器和應用軟件等。便利靈活、性價比高、嵌入式強;軟件不可修改性、系統所需配置要求較低、系統專業性和實時性較強!
系統介紹:
河南舞陽鋼鐵廠作為國內最大的特種鋼的生產廠家,首先采用了工業控制領域的領導廠商——研華公司的UNO2000 產品來實現一個高性能的穩定的嵌入式信息查詢終端。
UNO-2000 是開放的、嵌入式計算平臺,不僅繼承了傳統PC開放、靈活的特點,而且使用嵌入式技術增強其可靠性。UNO-2000 作為無風扇、無硬盤的操作平臺,使用了嵌入式操作系統(Microsoft WinCE & Linux)。克服了傳統工控機死機的三大“癌癥”:CPU風扇機械不穩定特點,磁介質存儲的抗震性不高,交流電源的發熱量高的特點。真正實現了工業現場的“3C”(現場控制,現場計算,現場通訊)的要求。
UNO-2000 是緊湊式計算平臺。非常容易嵌入有限空間的裝置或設備,UNO-2000 尺寸為“188 x 106 x 35”(mm),工業PC 的尺寸為“482 x 177 x 452” (mm)。
UNO-2000 是高度集成綜合、通過良好測試、穩定可靠的操作平臺。而工業PC需要用戶針對應用系統集成CPU底板、CPU卡、CPU、內存、通訊卡以及I/O卡等。UNO2000系列產品本身就為用戶集成了非常豐富的通信口和I/O口,例如UNO2050這款產品就有兩個以太網通信口,2個USB口,4個串行通信口,8個DI/O,一個計數器通道。有的UNO產品甚至還具有PC-104口和PCMIA口。真正實現了一個開放式的嵌入式計算平臺。
系統架構:
在舞鋼中,UNO主要作為一個現場的信息采集和查詢終端來使用,其應用的架構圖如下:
項目執行:
UNO2050要實現的主要自動化功能如下:
1、通過以太網口,采用MODBUS/TCP的通信協議,與研華公司的基于以太網的數據采集模塊通信,實現對鋼廠中的泵站的各種過程數據的采集和處理。
2、通過串口,與鋼廠現場的PLC連接,實現對鋼廠各個生產過程的監控(煉鋼,軋鋼等)
3、把采集過來的現場數據通過鋼廠中的以太網送到鋼廠中的SQL SERVER 數據庫中去,進行集中存儲管理。
4、UNO2050本機根據當地的查詢權限,不僅可以把本地采集的數據進行本地顯示監控,還可以查詢SQL SERVER數據庫,監控遠端的生產現場。
5、需要在UNO上做一個簡易的鍵盤,提供給鋼廠中的工人操作,以代替普通的鍵盤。因為普通鍵盤按鍵太多,太復雜,加上也不利于現場安裝。加上鍵盤功能比較復雜,工人計算機知識有限,容易造成誤操作。所以現場非常需要提供一個簡易的工業化鍵盤,只需要幾個簡單的查詢按扭就可以完成查詢功能。
針對鋼廠的實際功能需求,選用研華公司UNO-2050產品來實現這個智能的工業化的信息交互查詢終端系統。UNO-2050 的主要技術特點如下:
1、目前UNO-2050具有兩個以太網通信口,可以分別來滿足采集現場MODBUS//TCP數據模塊和通過鋼廠中的骨干網把信息遞交給數據服務器的功能。兩個以太網口可以處于不同的網段,可以實現一個智能的隔離通信網關的功能。
2、UNO2050內建的嵌入式操作系統為WINCE.NET, 可以支持VISUAL.NET的編程,也就是客戶可以使用目前微軟最新的變成工具VB.NET和C#來編程,實現自己的功能.
3、UNO2050內建的嵌入式操作系統WINCE.NET里面構建了SQL組件, 用戶可以采用SQLCLIENT的方法,進行嵌入式數據庫查詢方法,來與遠端的數據庫進行查詢.
4、UNO-2050 內置了4個串行通信口,可以很方便的實現與現場的數據采集設備連接,實現數據的采集和控制.
5、UNO-2050 本身自帶了4DI和4DO , 可以為本身的系統上的報警信號以及快速的輸入輸出要求提供了直接的接口.