汤立刚

1引言

   隧道窑温度检测在砖瓦的生产过程中非常重要，它不仅关系到产品的质量，而且对于产量也有直接的影响。由湖北理工学院的湖北省青年教师下企业项目“移动式隧道窑远程温度检测系统”主要进行窑内各特定点的温度检测、显示与报警，同时将现场数据通过无线方式实时传递到远程办公室的计算机上，实现现场和远程的同时检测。其主体是湖北大冶某煤烧结砖制品厂的移动式隧道窑。这里主要介绍温度检测系统的实际过程。

2系统要求

   移动式隧道窑特点是砖坯不动窑移动，窑体沿直径60m~80m的环形轨道运行。窑体从前到后分为高、低温干燥段、预热段、焙烧段、保温段、冷却段，总长约100m~120m。在未被窑体占用的环形轨道上，移动台车承载的制坯机与窑体同向运转，边制坯边码坯。前端“纳入”砖坯，后端“吐出”成品砖，依次完成码坯→干燥→预热→焙烧→保温→冷却→出砖的全过程。与传统的普通隧道窑相比，砖坯一次码在环形窑底上，有窑体移动来完成制砖工艺所需要的相对移动，故不需要窑车及其配套设施了。

   本系统要求对隧道窑上分布的20个温度检测点的温度进行采集，移动时隧道窑温度检测点的分布如图1所示，窑顶的控制室能对各检测点温度进行检测显示、报错及查询。其实时检测界面显示20个检测点的温度数值和温度分布柱状图，可实现历史数据报表和历史曲线的查询、显示，要求数据保存时间至少半年。另外，现场要求安装有无线wifi模块，能将实时采集到的温度数据传到远端的办公室，办公室通过对现场的实时运行温度及历史数据进行调阅和打印，实现远程的诊断功能。

3  系统硬件组成

根据以上系统要求，本系统采用智能测量模块作为温度采集设备，结合工业级的触摸屏构成交互界面，同时在现场控制室和远程办公室之间都配有无线wifi模式实现温度的远程检测。系统的结构如图2所示。温度智能测量模块选择研华公司的ADAM4118热电偶采集模块和ADAM4015热电阻采集模块，它们都具有RS-485的通讯接口，并且能实现ModbusRTU的通讯协议。触摸屏选择的是昆仑通态公司TPC1062KX型10寸触摸屏，通过组态能实现与温度测量模块之间的ModbusRTU通讯。无线WiFi通讯模块选取的是有人科技公司的USR-WIFI-600系列的wifi-串口服务器模块，它能够将RS-232/485串口与wifi的数据双向透明传输。

3.1  温度传感器及智能测量模块的选择

   按照陶瓷和砖瓦烧结理论应在石英晶体转化及体积膨胀率变化较大的敏感温度部位设置测温点如：110℃~120℃、200℃220℃、460℃~480℃、550℃~580℃、850℃~870℃、1000℃~1050℃等α、β、γ石英转化区间设置测定点，一般采用分段的方法设置测温点，将整个烧结过程分为低温干燥、中高温干燥、预热、焙烧、保温、冷却六个阶段（如图1所示）。在工业应用中，对于500℃以下的中、低温度，一般使用热点阻作为测温元件较为适宜；而对于500℃~2000℃之间，热电偶具有2测量精度高、在小范围内线性度与稳定好、响应时间快等优点，因此，本系统在低温干燥段以及中高温干燥段中，采用铂电阻Pt100座位温度传感器，其温度测量范围在-200℃~-500℃之间，测量精度高。同时使用研华的ADAM4015热电阻采集模块作为Pt100的猜忌、变送但愿，它能同时6路热电阻信号。在其余4个温度段中，采用K分度（镍铬-镍硅）的热电偶作为温度传感器，其温度测量范围在-50℃~1000vzhijian，具有线性度好、热电动势较大、价格便宜等优点。同时使用研华的ADAM4118热电偶采集模块作为K分度热电偶的采集、变送以及冷端补偿单元，它能同时采集8路热电偶信号。对于ADAM4015、ADAM4118智能采集模块所有通道都提供了可编程的温度采集范围，即支持Advantech的ASCII协议，也支持Modbus协议，因此，在使用之前需要通过配置软件配置响应的通道参数和通讯参数。

3.2  无限wifi模块的配置

移动式隧道窑现场控制室就在隧道窑顶部，它跟随整个窑体一起在环形的轨道上移动。如果在现场控制室和远程办公室之间采取有限通讯的方式，通讯电缆也必须跟着一起移动，这样给现场布线造成困难，同时通信可靠性也大大降低。因此，本系统选择无限通讯的方式来实现温度的远程监测。这里选取有人科技公司的USR-WIFI-600系列的我wifi-串口服务器模块，它能够将RS-232/485串口转换为TCP/IP网络接口，实现RS-232/485串口与wifi的数据双星透明传输。使用时需要先按照有人科技提供的使用手册进行配置，该模块可以配置成两种工作模式，即AP模式（Access Point）和STA模式（Station）AP模式允许其他无线设备接入，提供数据访问。STA模式类似于无线终端，STA本身并不接受无线的接入，它可以连接到AP。在本系统中远程办公室一侧采用USR-WIFI232-602模块，并将其配置成AP模式，而在现场控制室一侧采用USR-WIFI485-610模块，并将其配置成STA模式。

4  监控软件设计

本系统现场控制室选择了昆仑通态的触摸屏作为人机界面，提供操作者以监视隧道窑各温度检测点的温度变化情况，并允许操作人员根据温度变化做出决策和调整。

利用昆仑通态公司提供的MCGS7.6嵌入版组态软件作为开发工具，根据系统的要求添加设备驱动、建立变量，设计监视画面、定义数据库等，整个开发过程非常简单且软件可靠得到极大提高。同时系统的扩展性强，如当需要增加温度检测点时，只需要在设备库里添加相应智能模块的驱动程序就能很快低实现系统的扩展，大大缩短软件开发周期，提高软件质量。图3为移动式隧道窑焙烧、干燥温度实时曲线图。

5  结束语

     生产管理信息化是当今工业自动化控制领域的大趋势，要实现这些功能，必须借助于现场智能化设备、现场网络及开放的工业数据库。隧道窑温度检测点比较分散，现场条件恶劣。本文设计的远程温度检测系统，利用Modbus现场总线实现现场的触摸屏与智能测量模块互联。同时，在现场控制室和远程办公室之间，采用了无线wifi通信方式来获取现场的温度数据，使生产、管理合二为一，有效地提高了资源利用率。

                                                         本文转自：《砖瓦》

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