河北理工大学计控学院毕设.docx

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河北理工大学计控学院毕设

目录

摘要

Abstract

第1章炼焦制气厂备煤车间工艺流程1

1.1煤化工的发展1

1.2研究煤场数据采集系统的意义1

1.3炼焦车间生产工艺简介2

1.4煤场工艺流程3

第2章数据采集方案5

2.2系统总体设计方案5

2.1.1系统设计要求5

2.1.2系统功能概述5

2.2上位机数据采集系统结构方案6

2.2.1整体方案设计6

2.2.1需要采集的数据7

2.2.2获取信息的方法7

2.2.3硬件设计及仪表选型11

第3章数据采集系统的软件设计28

3.1软件设计方案28

3.1.1VisualBasic（VB）概述28

3.1.2软件实现的功能30

3.2.2数据保存32

结束语34

谢辞35

参考文献36

摘要

炼焦制气厂备煤车间内，煤场中煤的分布信息、皮带的运行状态、料仓的配煤信息以及斗轮堆取料机的工作状态的关系是相互协调的，这些生产过程直接关系着生产的安全以及产品的质量。

以前这些数据信息有的靠人工，有的通过对讲机来传达，既繁杂又容易出错，现在计算机煤场数据采集系统解决了这个问题。

备煤车间就是完成将煤场的煤输送到煤仓或煤筒的任务，一般包括卸煤流程、堆煤流程、上煤流程和配煤流程几个部分。

卸煤流程---------主要指将场外来煤（包括汽车、火车、轮船等途径）通过卸煤设备卸到厂内储煤站，以备使用。

堆煤流程---------主要是通过堆料机对卸到卸煤站的煤进行整理。

上煤流程--------通过输煤皮带机完成将原煤从煤场输送到原煤仓的过程，同时通过辅助的碎煤机、筛煤机、除铁器、采样装置、电子皮带秤等设备完成对筛分、计量等处理、以达到使用要求。

本设计主要以如何获取数据采集系统设备运行状态和相关参数；确定数据采集系统的结构方案；确定数据采集系统的软件平台并编制相应软件为研究目标。

并将如何获取数据采集系统设备运行的状态及参数，为管理信息系统提供基础数据作为研究内容。

在充分熟悉生产工艺的前提下，查阅相关资料，给出几种数据采集系统的结构方案并选择出了一种合理的方案。

炼焦厂煤场的斗轮机堆取料过程是煤场数据采集系统的一个重要环节。

取煤时,司机需要经常注意观察回转臂的煤流量和斗轮电流来控制煤流量不让其超载,上煤效率也较低。

介绍了根据当前时刻回转角度改变悬臂回转速度的煤流量自动数据采集系统,以及能在线监测实时上煤流量的闭环数据采集系统,实现了优化的取料自动控制,既省电又降低劳动强度,还保证数据采集系统节能增效。

配煤室的卸料小车是与煤场堆取料机密切配合作业的核心设备之一，其主要作用是将皮带机上的煤卸在指定的料仓里。

为达到一台卸料小车能给不同的料仓卸料，卸料小车能沿着皮带机运行方向进行正反方向的运行，与堆取料机的工作方式类似。

文中主要阐述了上位机数据采集系统的设计方案，本方案主要针对煤场的布局、环境、地理位置等特点确定的，总体上比较合理。

数据采集系统主要采集来自三方的数据，分别为斗轮堆取料机、料仓及自身系统。

上位机数据采集系统实现的功能为：

获取堆取料机的实时位置、堆取煤状态、料仓料位、布料小车位置、核子皮带称、皮带运输状态，同时向料仓控制室和斗轮堆取料机工作室发布一些指令。

设计完硬件系统的结构方案，本设计又根据硬件结构确定数据采集系统的软件平台，最后编制出数据采集系统软件。

利用VB建立了煤车的数据采集系统，给出了系统的硬件及软件框图。

论述了基于ADAM4000系列模块的煤场定位系统的组成结构和具体实现。

数据保存方面，选用officeaccess数据库将大量数据实时保存，VB可以访问数据库，随时调用一些数据。

数据传输主要采用GPRS通讯方式，中控室、布料小车控制室、堆取料机操作室通过移网络实现点对点的信息传送，成本低、效率高。

本设计以面向对象的思想，采用结构化设计，系统软件和硬件成本低，功能灵活强大，具有较好的人机界面和完善的数据采集功能。

关键字：

ADAM4000系列模块;工业控制计算机；数据采集；VB；数据库

Abstract

Inthecoalgascokingcoalpreparationworkshop,therelationshipofthedistributionofcoal,theoperationstateofthebeltsandbucketwheelreclaimworkingstatearecoordinated,theseproductionprocessaredirectlyrelatedtothesafetyandqualityoftheproducts.Someofthesedatatransmittedbyartificialseveralyearsago,somethroughinterphone,multifariousandtocommunicateeasily,nowcomputerdataacquisitionsystemofcoalsolvedthisproblem.

Thetaskoftheworkshopistofinishthecoalbunkerorcoalconveyingtocoal,generallyincludingthetaskofcoalunloadingprocessflow,coalblendingprocessflowandotherparts.

Coalunloadingprocess---------mainlyreferstothecoalfromotherplaces（includingforeigncars,trains,shipsway）throughthecoalunloadingdevicedischargetoplantcoalreservoirs,foruse.

Pileofcoalprocess-------mainlythroughbucket-wheelstackerreclaimputtingthecoalinorder.

Thecoalprocess--------throughtheconveyingbeltconveyorrawcoalwillbecompletedintheprocessofcoalbreakthroughtheauxiliarycoal,iron,screeninginsamplingequipment,electronicbeltscaleequipmentforscreening,measuring,inordertoachieve.

Thedesignfocusesonhowtoobtainthedataacquisitionsystemofthedevicerunningandassociatedparameters;determinemonitoringsystemforthestructuralscheme;determinemonitoringsystemsoftwareplatformandsoftwarefortheresearchobjectives.Andhowtoobtainthestatusoftheoperationoftheequipmentandtheparametersforthemanagementinformationsystemthatprovidestheunderlyingdataaspartofthecontent.Infullyfamiliarwiththepremiseoftheproductionprocess,reviewrelevantinformation,givesseveralmonitoringsystemforthestructuralschemeandselectareasonablescheme.

Thecokingplantcoalyardreclaimiscoalyarddataacquisitionsystemforanimportantpart.Coaldriversneedtofrequentlytakeaswingarmofcoaltrafficandbucket-wheelelectriccurrenttocontrolthecoaltrafficoverload,coalefficiencyislower.DescribesrotaryanglebasedonthecurrentmomenttochangethespeedofthecantileverRotarycoaltrafficcontrolsystem,andonlinemonitoringofcoaltrafficinrealtimeonaclosedloopcontrolsystem,implementationhasbeenoptimizedreclaimautomaticcontrol,bothelectricandreducelaboralsoguaranteethatthedataacquisitionsystemenergyefficiency.

PCdataacquisitionsystemimplementationcapabilities:

Getsthereclaimedreal-timelocation,heapcoalstatus,level,clothcarlocation,nuclearbelt,thebeltconveyingstatus,atthesametimetothesilocontrolroomandreclaimedStudiosreleasedsomeinstructions.

Datahassaved,selectOfficeAccessdatabasetosavelargeamountsofdatainrealtime,VBcanaccessthedatabase,somedataatanytimecall.DatatransmissionusingGPRS,centralcontrolroom,clothcarcontrolroom,anddeclaimeroperationsroombyremovingthenetworkpointofinformationtransmission,lowcost,highefficiency.

Thisdesigntoobject-orientedthinkinguseofstructureddesign,systemsoftwareandhardwarecostslow,featuresaflexibleandpowerful,hasbetterhuman-machineinterfaceandsophisticateddataacquisitionfeatures.Copiestheentiredataacoalyardasummary.

Thisdesigntoobject-orientedthinkinguseofstructureddesign,systemsoftwareandhardwarecostslow,featuresaflexibleandpowerful,hasbetterhuman-machineinterfaceandsophisticateddataacquisitionfeatures.

Keywords:

ADAM4000seriesmodule;industrialcontrolcomputer;datacollection;VB;database

第1章炼焦制气厂备煤车间工艺流程

1.1煤化工的发展

上世纪初，由于炼焦和冶金工业的迅速发展，使焦化工业得以起步，成为炼焦工业、冶金工业的辅助产业。

此后，出现了世界煤化工迅速发展的新态势，煤成为有机化学工业的主要原料，运用分离和合成技术，为化学工业提供了苯、焦油、焦炉气、合成气、乙炔等化学品。

以至于在上世纪中叶，进入了全球煤化工的黄金时代。

但随着石油化学工业的兴起与腾飞，煤逐渐被石油和天然气替代。

然而，到了20世纪60、70年代，全球性的能源紧张出现了，石油价格飞涨，“能源危机”初见端倪。

各种化学原料短缺，严重地制约了化学工业的发展。

这时，人们开始思考这种制约化学工业发展的能源危机为什么会产生?

答案是十分清楚的：

地球上能源贮量结构与人类能量消费结构出现了失调。

人们开始认识到：

只有使能量消费结构适应能源贮量结构，只有采取能源和化工原料多元化战略，才能使化学工业源远流长，健康发展。

出现以煤逐步取代部分石油的战略趋势，已成为21世纪的必然。

1.2研究煤场数据采集系统的意义

备煤系统工作时尽量将煤装满储煤仓，不仅可以保证数据采集系统故障时，工人们有足够的时间排除故障，也可以保证输煤设备有充分的时间检修。

随着炼焦煤场规模的迅速扩大，煤场数据采集系统的作用日益突出，而传统的数据采集系统己无法满足炼焦煤场的需要，因此需要对传统的炼焦煤场数据采集系统进行改造。

同时，当今世界是一个信息技术高度发展的世界，信息贯穿社会的每个角落，现代化的工厂，管理部门要求能够知道组织内部的各个职能部门的所有信息，当然也包括车间运行情况及设备状况。

厂级乃至各行业都应对现实生产中的各分子结构的情况充分掌握，以便及时调整战略战术，把握工作的重点，推动部门或生产车间的工作；因此建立全面高效的数据采集系统，不仅可以让工人从恶劣的环境中，繁重的劳动中解放出来。

而且可以通过建立控制网网络将相距较远的各输煤机架控制器相连，实现信息的相互传递，不仅保证了数据采集的实时性，可靠性，同时便于未来厂级的、车间级的管理。

传统数据采集系统具有以下特点：

（1）运行环境差、劳动强度大：

由于各种因素造成数据采集系统的运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。

（2）起动设备多，安全联锁要求高：

同时起动的设备高达20-30台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。

综上所述，输煤程序数据采集系统是决定数据采集系统成败的关键，该系统不仅有强大的工程应用背景，而且有极大的市场潜力。

1.3炼焦车间生产工艺简介 

本设计主要针对唐钢炼焦制气厂为研究对象，

（一）、备煤筛焦车间：

  备煤工段主要由受煤坑、配煤室、粉碎机室、贮煤塔顶、煤焦制样室及带式输送机、转运站等设施组成。

原料洗精煤从洗煤厂由8条带式输送机送至备煤车间，经配煤和2台破碎机粉碎后，煤被破碎到小于3mm以下（占85%以上）由带式输送机送至塔顶，用犁式卸料器卸到煤塔中，供焦炉使用。

（二）、炼焦车间：

  炼焦车间建设36和42孔JN43-98型宽炭化室、双连火道、废气循环、下喷、单热式捣固焦炉，年产冶金焦60万吨。

采用捣固煤饼，侧装高温干馏，湿法熄焦工艺。

炼焦基本工艺参数：

  配煤炼焦生产工艺流程由备煤工段来的洗精煤，由输煤栈桥运入煤塔，由煤塔通过摇动给料器将煤装入装煤推焦机的煤箱内，由装煤推焦机按作业计划从机侧送入炭化室内，煤饼在炭化室内经过一个结焦周期在9500C～10500C的高温干馏炼制成焦炭和荒煤气。

装煤时产生的烟尘由炉顶上的消烟除尘车经吸尘孔抽出，在车上进行燃烧、洗涤后，尾气放散。

炭化室内的焦炭成熟后，用装煤推焦机推出，经拦焦机导入熄焦车内，熄焦车由电机车牵引至熄焦塔内进行喷水熄焦。

熄焦后的焦炭卸至焦台上，冷却一定时间后送往筛焦工段。

煤在干馏过程中产生的荒煤气汇集到炭化室顶部空间，进入上升管，经桥管进入集气管，700℃左右的荒煤气被桥管和集气管内喷洒的循环氨水冷却至84℃左右。

荒煤气中焦油等同时被冷凝下来。

煤气和冷凝下来的焦油同氨水一起，经吸煤气管道并经气液分离器分别进入冷鼓工段。

 焦炉加热用的回炉煤气，由外部管道架空引入每座焦炉。

煤气经地下室管道进入焦炉燃烧室，同时空气通过废气开闭器进入蓄热室，空气经预热后进入焦炉燃烧室的烈火道汇合后燃烧。

燃烧后的废气通过立火道顶部跨越孔进入下降气流的立火道，再经过蓄热室，由格子砖把废气的部分显热回收后，经过小烟道、废气交换开闭器、分烟道、总烟道、烟囱，最后排入大气。

上升气流的煤气和空气与下降气流的废气由加热交换传动装置定时进行换向。

1.4煤场工艺流程

煤炭是炼焦制气厂的供给能源，保证煤炭输送过程的安全和准确的运行是非常重要的，这就势必对炼焦制气工艺提出了要求。

配煤是炼焦制气工艺的一个关键，由于煤炭性质、储量、煤种分布、开采及运输等因素的影响，如何根据不同情况，选择出最佳配煤方案，配合出最理想的入炉原料，是一个值得重视的问题。

本文就炼焦制气中的配煤、输煤等数据采集系统做出设计说明。

炼焦煤有三条工艺路线：

1.火车来煤经斗轮堆取料机、皮带运输机、卸料小车直接加入配煤仓；2.来煤经皮带运输机、卸料小车、堆取料机堆入煤场；3.堆取料机从煤场取煤经皮带运输机、卸料小车加入配煤仓。

为了防止人身设备事故，提高操作的自动化水平，皮带运输机设置了跑偏开关、急停开关、行程开关及电铃。

备煤车间就是完成将煤场的煤输送到煤仓或煤筒的任务，一般包括卸煤流程、堆煤流程、上煤流程和配煤流程几个部分。

卸煤流程---------主要指将场外来煤（包括汽车、火车、轮船等途径）通过卸煤设备卸到厂内储煤站，以备使用。

堆煤流程---------主要是通过堆料机对卸到卸煤站的煤进行整理。

上煤流程--------通过输煤皮带机完成将原煤从煤场输送到原煤仓的过程，同时通过辅助的碎煤机、筛煤机、除铁器、采样装置、电子皮带秤等设备完成对筛分、计量等处理、以达到使用要求。

配煤流程---------将从上煤系统输送来的煤按照一定的要求、规律、顺序地分配到机组受煤仓中的过程。

煤场的控制方案应包括输煤控制、配煤控制和设备运行统计管理三部分。

在输煤监控方案中，本文将主要对配煤系统的卸煤系统以及料仓料位、斗轮堆取料机作业位置、堆取煤操作、核子称、传输皮带的状态进行实时测量和监控。

炼焦制气厂备煤车间工艺流程图如图1-1所示：

图1-1炼焦制气厂备煤车间工艺流程

第2章数据采集方案

第一章重点介绍了备煤车间工艺流程，由图1.1可以清楚地看到整个工艺的设备、煤场的布局、各设备的具体位置及其运行的顺序，根据煤场的这些特点本文将进一步阐述系统的设计方案。

2.2系统总体设计方案

2.1.1系统设计要求

炼焦制气厂的备煤车间主要完成原煤的进煤、堆放和配煤工作，主要设备包括传送皮带、斗轮堆取料机、配料车和料仓，数据采集系统主要研究如何获取这些设备运行的状态及参数，为管理信息系统提供基础数据。

熟悉斗轮堆取料机设备的操作情况和运行状态，确定检测方法和手段。

针对斗轮堆取料机的作业状态进行监测，以准确知道斗轮作业的位置，为管理信息系统提供堆取煤的种类等信息。

研究斗轮堆取料机运行状态的检测方法并确定合适的检测仪表；数据采集系统的硬件结构及与上位机之间的数据传输方式；根据数据采集系统的结构和任务，确定料仓料位的检测方法和检测仪表给出几种数据采集系统的结构方案并选择一种合理的方案。

根据硬件结构确定数据采集系统的软件平台，最后编制出数据采集系统软件。

确定布料小车布料位置的检测方法和手段，设计出相应的数据采集系统。

如何测量粉状物料料位；以及数据采集系统的硬件结构及与上位机之间的传输方式。

2.1.2系统功能概述

根据系统的设计要求，决定了系统必须具备一些特定的功能，这些功能的确定主要是以唐山炼焦制气厂备煤车间为研究对象，针对备煤车间整个卸煤、上煤、配煤流程的数据实时采集，该系统实现的功能如下：

1）根据数据采集系统的结构和任务，确定料仓料位的检测方法和检测仪表，确定布料小车布料位置的检测方法和手段，设计出相应的数据采集系统。

2）针对整个炼焦制气厂的备煤车间主要完成原煤的进煤、堆放和配煤工作，主要设备包括传送皮带、斗轮堆取料机、配料车和料仓，数据采集系统主要研究如何获取这些设备运行的状态及参数，为管理信息系统提供基础数据。

本文在此主要论述上位机系统的功能，它是整个数据采集系统的中枢，由它向料仓料位操作室和堆取料机控制室发出作业命令，并实时获取其他两个控制室的实际作业情况，达到对系统有效及时的控制。

上位机系统控制的主要功能是实现对堆取料机的实际操作位置发送命令，同时收取堆取料机发送过来的实际操作位置、堆取煤状态。

对料仓料位操作室的控制主要是获取料仓的实际料位和发布要求的料仓料位命令。

以上的这些控制都是由中控室对其他两个辅助控制室的操作，中控室还要自己采集一些数据及控制器参数。

中控室自己获取的信息有皮带的传输状态和核子称。

2.2上位机数据采集系统结构方案

2.2.1整体方案设计

系统的功能决定了系统的设计方案，为了采集斗轮堆取料机的实时作业位置、料仓料位、布料小车位置、皮带传输状态，本方案将整个系统分为三部分，由三个工控机来实现。

斗轮堆取料机控制室采集堆取料机作业位置和堆取煤状态，布料小车控制室采集料仓料位及其自身的作业位置，中控室主要负责对整个系统的数据一一采集，达到一个宏观的控制和数据采集。

这样就确定了一个以中控室为中心其他两个控制室为辅的三方数据采集系统。

系统的整体结构如图2-1所示：

图2-1系统总体结构方案

上位机系统是煤场数据采集系统的灵魂，它的控制决定着整个系统能否进行实时有效的自动化控制，它是其他两个辅助数据采集系统的主控制室，系统的所有信息和数据都要在它那实时显示。

下面将对上位机数据采集系统做一个全面的论述。

2.2.1需要采集的数据

上位机数据采集系统采集的数据由三部分组成，分别来自斗轮堆取料机操作室、料仓料位控制室传输的信息和中控室自身采集的数据。

斗轮堆取料机操作室将斗轮堆取料机的实际作业位置传给中控室，中控室将要求的作业位置发视频能够到斗轮堆取料机工作室。

以及堆取煤状态也进行实时传输。

料仓料位工作室主要将料仓的实际料位传到中控室，中控室再将要求的料仓料位发送到料仓料位控制室，实现数据的点对点传输。

第三部分数据来自中控室自身的数据采集，主要对核子称和皮带的传输状态进行采集。

2.2.2获取信息的方法

由于需要接收其他两个控制室的数据和自身采集的数据，所以要选择合适的方式传输和处理、保存数据，以下将重点阐述数据的传输方式。

数据采集系统包括工控机和各种传感器。

通过各个传感器将传输皮带、堆取料大车、布料小车各处信息采集到现场工控机，进而传输到中控室工控机并保存，以备将来调阅。

数据传输系统主要是各个工控机之间的信息通信，其结构主要有以下几种：

计算机的有线网络传输、计算机间的无线传输