1 改造背景
山东鲁碧建材有限公司是一家大型冶金建材企业，其中一条1000t/d熟料生产线的生料配料使用4台型号为PTD1000的吊挂式调速皮带秤以及2台型号TSG300*1200计量粉煤灰的调速螺旋称，共同担负着生料配料的任务。但近年来，由于设备技术状况、使用环境等因素的影响，皮带秤计量失准，工艺参数严重超差，极大地影响了生料的合格率，影响了熟料的产品质量。
该生产线现场与中控室距离有200米远，现场重量信号和速度信号全部传到控制室，经计算机运算后输出0-5V信号控制变频器转速，实现配料。长距离传输存在以下问题：
（1）计算机输出的0-5Ｖ信号长距离传输因线路电阻会引起下降，导致现场变频器转速偏低。
（2）现场接线全部接到控制室A/D和D/A板上，接线多且多有交叉，查线麻烦。
（3）传输线路夏天雷雨时无法开设备。一次因停机较晚导致雷电烧毁变频器3个，烧毁计算机A/D板一块，严重影响生产。
（4）该控制方式速度信号取自于变频器的转速反馈，并不能很好的实时反应现场电机的转速，存在一定的偏差。
（5）标称只能从中控室由专业人员进行标定，而且电脑操作系统为DOS系统，因授权问题我们维护人员无法进入，部分参数无法修改。
鉴于以上问题，我们将该系统改为基于RS-485总线技术和组态王的电子秤系统，实践证明，改造效果良好。
2 RS485总线技术和组态软件
RS-485的数据最高传输速率为10Mbps。在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485 串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。
RS-485传输速率与传输距离成反比，在100Kb/S的传输速率下，才可以达到最大的通信距离，如果需传输更长的距离，需要加485中继器。
组态王软件kingview6.53是亚控科技根据当前的自动化技术发展趋势而开发的一套产品。具有适应性强、开放性好、易于扩展、开发周期短等优点。组态软件提供了可视化监控画面，有利于实时现场监控。而且能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，生成各种报表便利、驱动程序和组态方式灵活、数据链接功能齐全。
3 系统设计
3.1 改造原理
系统设计基于RS-485总线技术，其中，上位机用组态王软件6.53进行数据读取、显示和处理，现场仪表采用滁州七星电子JY500B1智能仪表，支持MODBUS-RTU协议，采集的数据通过RS-485总线传至上位机。同时为保证组态王软件的可靠性，采用256点加密狗。对于皮带秤，为了保证测速的准确性，我们在电机风扇后加一测速轮，采用Bi2高精度测速传感器来保证测速精度。测速轮的中心与电机轴同心，固定测速传感器的挡板必须垂直。见图1。
图1 皮带秤测速装置
而对于螺旋秤，两个电机一个为变频电机，控制下料量大小，一个为恒速转动，拉力传感器在下料一侧，重量信号进入智能仪表表头，表头输出模拟量大小来控制变频器的转速。电气原理为：X6：1和X6：1为仪表的驱动信号，当远程启动时，闭合有效。通过KM的常开点控制变频器启停。如图2。电子称系统的构成见图3。
图2 螺旋秤控制原理
图3 电子秤系统构成
3.2 硬件构成
系统网络结构分为三层：
（1）现场仪表JY500B1采集现场的重量和速度信号，比较给定量大小后输出信号控制现场变频器转速，以此来控制现场下料量的大小。同时瞬时流量、速度、载荷大小等数据反映在表头上。
（2）传输层为RS-485总线和RS232/485转换器，RS-485总线采用屏蔽双绞线，RS-232/485转换器选用UOTEK的UT-216转换器，将RS-232的传输距离延长至1200 m，波特率为9600bps。
（3）数据共享层是本系统的核心，其主要功能是分析和处理数据，实时显示相关设备的运行参数，进行历史数据统计、运算和处理，查询已出现的报警事件、台时产量与数据打印等。
3.3 系统的软件构成
系统软件功能包括数据采集层、数据处理层和本地打印三部分。其中，组态王作为上位机监控软件，能够对采集数据进行实时记录和历史记录等处理，同时，利用内嵌式报表系统可进行多种运算、数据转换、制作实时报表和历史报表以及报警和事件记录。见图4。
4 系统功能实现
系统包括实时数据画面、历史数据查询、能源量日报表及月报表、报警和事件操作、安全管理、数据导出六个主要部分。
4.1 实时数据画面
中控室操作人员可以从实时数据画面中直接读取实时数据，并可观测数据的实时曲线变化情况。
图5 实时数据显示画面
4.2 历史数据查询
组态王提供了丰富的报表函数功能，如保存报表函数ReportSaveAs()、查询历史数据函数ReportSetHistData()、打印函数ReportPrintSetup()、报表输出函数ReportSetCellString等；利用这些函数功能，可以方便的对数据进行生成、打印及查询处理，譬如查询某一天的班产量和根据化验结果修改的生料配比记录见图6。
图6 历史数据记录查询
4.3 报警和事件记录
利用组态王报警功能，系统设定当瞬时流量大于设定流量的120%或者小于设定流量的80%时，即产生报警，便于中控室及时发现物料的变化。报警事件记录如图7。
图7 系统报警记录
上述改造经实验室调试，系统功能完全满足了设计要求。通过这次改造，提高了配料电子秤的计量准确度和稳定性，而且操作方便，现场即可进行标定，解决了以前只能是专业仪表人员才能办到的事情。同时降低了故障率，提高了工作效率。实践证明，这次改造是成功的，达到了预期的效果。
参考文献
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[2] 刘瀛.基于RS485通讯有关问题的分析.中国科技信息，2005(17).
[3]曹辉，吴建明.基于Modbus的智能仪表通讯系统的设计研究.计量与测试技术，2011(10).