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            粘土水泥漿注漿流量測量系統的開發
            綜合注漿技術越來越多地應用在煤礦建設中。隨著科學技術的不斷發展,各行各業的自動化程度不斷得到提高。在運用粘土水泥漿的地面預注漿工程施工過程中,對工程質量起關鍵作用的各項注漿參數的測量還普遍停留在手工測量的水平。參數的測量結果不夠直觀準確、也不便于監測。為了能夠更為準確的反映粘土水泥漿注漿過程中漿液注入量的變化,同時為了準確控制粘土水泥漿漿液注入量以判斷注漿效果,開發一套能夠自動測量并監測粘土水泥漿注漿過程中注漿流量、漿液注入量等注漿參數以及對這些參數數據進行處理(如繪制實時曲線、輸出工程報表)的軟件系統就非常必要了。在粘土水泥漿注漿工程施工中流量測量系統的應用不但可以降低施工人員的勞動強度,提高勞動效率,同時還提高了測量數據的精度,為指導注漿工程的施工、控制施工質量提供了更為詳實的數據。流量監測系統主要由三部分組成:流量測試、信號處理和數據處理分析。這三種功能分別通過流量測量儀、可編程控制器(PLC)和組態軟件系統來實現。
             
            1.流量測量儀器的選型
            至今為止,可供工業選用的流量儀表種類達60種之多。品種如此之多的原因就在于至今還沒找到一種能夠對任何流體類型、任何量程、任何流動狀態以及任何使用條件都適用的流量測試儀表。這些流量儀表中,每種產品都有它特定的適用范圍,同時也有它的局限性。
            粘土水泥漿流量測量系統所需儀表要能夠測量漿液的注入量、漿液流量。由于施工中粘土水泥漿的流體特性即懸濁型漿液、注漿施工時泵流量(0~300L/min)、漿液流動時多呈紊流狀態等特征,同時測量誤差應不大于±5%f.S;抗震、防潮,工作溫度-10~50℃。所以建議選用電磁流量計。儀表的口徑的計算,根據流量Q的公式:Q=πr²v(m³/h),其中r為儀表口徑的半徑,v為流速,Q為流量。流速在1-5m/s范圍內,有利于儀表處于ZUI佳狀態。在現場中流量的測量中一般在60~360L/min的范圍內,ZUI有利于注漿效果的顯著。綜合考慮目前市場上流量測定儀表的性能特征,本系統選用的流量計管徑為40mm。
             
            2.可編程控制器(PLC)
            可編程控制器是一種數字運算操作的電子系統,多為工業控制系統采用。它采用一類可編程的存儲器,用于其內部存儲程序,執行邏輯運算,順序控制,定時,計數與算術操作等面向用戶的指令,并通過數字或模擬式輸人/輸出控制各種類型的機械或生產過程??删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備,都按易于與工業控制系統聯成一個整體,易于擴充其功能的原則設計。西門子PLC的核心思想和主導理念是全集成自動化技術TIA( Totally IntegratedAutomation)。 SIMATIC S7-300/400系列可編程控制器是西門子全集成自動化系統中的控制核心,是集成與開放特性的重要體現。
            S7-300TCP/IP是通過STEP7 Basis V5.3進行編程,是以PG(編程器)或者PC,通過編程電纜與PLC的CPU模塊相連??梢灾苯釉?STEP中編寫程序和對硬件進行組態,并將用戶程序和硬件組態信息下載到CPU,或者從CPU上載到PG或者PC。當程序下載和調試完成以后,PLC系統就可以執行各種自動任務了。
            PIC編程如圖1所示,本系統選用S7-300進行信號的AD轉換及數據預處理,同時可以通過它對流量測量系統進行控制。
            3.組態軟件
            在市場上有三維力控、 fameview、組態王等主流監控軟件,結合實際需求,本系統選用 fameview組態軟件。它是以 Windows NT作為開發平臺,全部代碼采用VC++進行編寫,在進行畫面組態腳本程序編寫時比較容易完成所需的動態設計,它一直把可編程控制器(pc)和DCS作為適用對象,定位于自動化應用的中Gao端,專門設計了設備數據表,能對數據進行批量處理,多線程同時處理多個通訊設備,通訊速度和穩定性倍受贊譽,還提供了實用的數據庫應用、配方、數據服務、報表、用戶編程等增強功能。并且該軟件與S7-300的通訊應用非常成熟,能夠與多個S7-300型號的PLC方便快捷的進行通訊,確保整個系統的運行。
            典型的工業組態通??梢苑譃樵O備層,控制層,監控層,管理層四個層次結構,他們構成了一個分布式的工業網絡控制系統。監控組態軟件一般是位于監控層的專用軟件,負責對下集中管理控制層,向上鏈接管理層,是企業生產信息化的重要組成部分。它是面向 internet時代的杰作,提供在 internet上通過瀏覽器以“瘦”客戶端(瘦客戶端通常指B/S結構的應用,客戶端只有IE等瀏覽器(瘦),程序邏輯、計算多封裝在服務器端)。監控工業現場的解決方案,“瘦”客戶端與服務器數據傳輸時采用事件驅動機制,實時數據采用變化傳輸方式,因此當在 intemnet上遠程訪問監控畫面時,具有更好的實時性。組臺軟件內嵌分布式實時數據,具備良好的開放性和互聯功能,可以與MES,SIS,PMS等信息化系統進行基于 XMLOPC,ODBC,OLEDB等接口方式進行互聯,保證生產數據實時地傳送到以上系統內。支持通過移動GPRS,CDMA網絡與控制設備或其它力控節點通訊,數據變化傳輸的流量控制機制節省了系統應用的通訊費用。
             
            4.流量系統設計及實現的功能
            1)PLC編程時變量地址,見表1。
            2)在圖形界面組態之前首先將所有的I/O點的參數列出,如表2所示。
            3)該系統的實現。在制作之前需要系統定制,可以根據實際選擇所需要的功能,比如實時報表,配方應用等。特別值得提醒的是,在啟動任務時,一般都需要訂制畫面顯示、數據庫連接和實時報表。在流量監測系統中,實現了流量的實時數據監測,自動生成報表和曲線,在需要時打印報表。
            在數據庫連接上,可以選擇 Access數據庫及數據源和 SQLServer數據庫及數據源?;?SQL Server功能的更強大和更穩定,以及 Aceesss數據庫的不能自動維護,必須停止組態系統的運行,系統選擇了 SQL Server數據庫,在設置 SERVERTYPE時選擇了數據源ODBC- Fame UserData Source。
             
            5.結語
            目前,這套軟件系統已經開始在注漿工程現場使用,獲得了比較良好的效果,同時也顯示出一些問題,后處理功能的不完善等,今后要進一步的完善該監測系統,為地面預注漿工程施工的自動化提供準確的質量控制數據。在本監測系統的開發中,重點是針對流量的監測。在注漿過程中,壓力同樣也是做為判斷注漿效果如何的一個重要依據,還有待繼續開發。
             

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