衡器自動稱重系統(tǒng)

趙 興

（吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司自控處，吉林吉林 132104）

1 系統(tǒng)概述

在吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司（以下簡稱吉鋼）300萬t鋼鐵生產(chǎn)規(guī)模產(chǎn)能下，日常的廠內(nèi)物料倒運、原料采購進廠、產(chǎn)品銷售出廠相關(guān)物流吞吐量巨大，汽車衡和軌道衡承擔(dān)著企業(yè)系統(tǒng)相關(guān)原料、副產(chǎn)品、成品等物料稱重計量任務(wù)。在計量業(yè)務(wù)繁重、檢斤磅房分散、計量人員相對還要減少的情況下，只能向科學(xué)技術(shù)要生產(chǎn)力，以科技求發(fā)展。

吉鋼衡器自動稱重系統(tǒng)即遠(yuǎn)程控制現(xiàn)場無人值守稱重系統(tǒng)，是利用視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程控制、網(wǎng)絡(luò)通訊、車號自動識別、自動判別、數(shù)據(jù)庫管理、現(xiàn)場自動打印等技術(shù)，同計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，建立集現(xiàn)場圖像、數(shù)據(jù)、現(xiàn)場設(shè)備控制于一體的遠(yuǎn)程稱重管理系統(tǒng)［1］。

2 系統(tǒng)組成及運作流程

吉鋼廠區(qū)有12臺衡器，相應(yīng)配套12個磅房，其中5臺動態(tài)軌道衡，7臺汽車衡。吉鋼衡器自動化計量系統(tǒng)設(shè)置有1個主控室，12個檢斤現(xiàn)場控制裝置。工作人員集中到主控室遠(yuǎn)程監(jiān)控，現(xiàn)場實現(xiàn)無人值守。系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)是以主控室為核心的星形網(wǎng)絡(luò)，物理線路為光纖。系統(tǒng)總成概況如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總成

2.1 主控室軟硬件配置及主要功能

設(shè)置有應(yīng)用程序服務(wù)器和雙機熱備的數(shù)據(jù)服務(wù)器，視頻服務(wù)器和語音服務(wù)器綜合管理系統(tǒng)的視頻和語音系統(tǒng)。此外，有6臺操作終端、三層千兆交換機、打印機、工程師站、20KVA的UPS以及由18臺顯示器組成的視頻監(jiān)控電視墻等設(shè)備［2］。主要硬件概況如圖2所示。

圖2 主要硬件

主要軟件配置：服務(wù)器的系統(tǒng)軟件為企業(yè)版Win Server 2003，數(shù)據(jù)庫為Oracle 10i，客戶端操作系統(tǒng)為XP SP3，應(yīng)用軟件運行平臺為.NET，應(yīng)用軟件有消息處理軟件（主要承擔(dān)數(shù)據(jù)的交互功能）、DI接口軟件（主要承擔(dān)系統(tǒng)和ERP等第三方系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸工作）和用C＃開發(fā)的綜合管理軟件［3］。

主要功能如下：

1）遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程對講、遠(yuǎn)程控制室內(nèi)外燈光開關(guān)及攝像。

2）系統(tǒng)數(shù)據(jù)服務(wù)器隨時接收ERP系統(tǒng)數(shù)據(jù)。

3）實時繪制每一臺衡器的重量曲線的功能，監(jiān)測現(xiàn)場重量的瞬時流。以監(jiān)控是否存在作弊的情況，并對異常曲線報警提示。

4）通過對講系統(tǒng)和現(xiàn)場司機進行對話，控制現(xiàn)場狀態(tài)。

5）遠(yuǎn)端衡器重量數(shù)據(jù)采集，對車輛車號、行進方向進行自動識別，自動取得其有序重量。

6）對遠(yuǎn)端儀表清零的控制功能，超稱量范圍設(shè)定閥值報警。

7）實現(xiàn)B／S系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)的功能，不同用戶授予不同權(quán)限，可以進行瀏覽、查詢、統(tǒng)計、生成報表等操作［4］。

8）計量數(shù)據(jù)上傳給ERP做進一步經(jīng)營、財務(wù)及成本處理。

9）實現(xiàn)異地過秤。

2.2 汽車衡組成配置及運作流程

控制設(shè)備配置有汽車衡本體系統(tǒng)、現(xiàn)場計算機終端、攝像頭、硬盤錄像機、交換機、串口儀表、開關(guān)量儀表、現(xiàn)場照明、LED顯示點陣屏、紅外對射開關(guān)、車號識別裝置、對講系統(tǒng)等設(shè)備［5］。

汽車衡現(xiàn)場控制裝置的主要功能：判別卡車是否完全上秤，自動讀取車輛車號信息，通過RS485協(xié)議接口實時從稱重儀表獲取重量數(shù)據(jù)。監(jiān)控現(xiàn)場車號、貨物、過秤狀態(tài)、貨單、監(jiān)控現(xiàn)場及室內(nèi)安全環(huán)境。安裝數(shù)字硬盤錄像機，將磅房的監(jiān)控畫面存盤。遠(yuǎn)程啟動現(xiàn)場計算機，通過Win Socket接口協(xié)議和主控室進行數(shù)據(jù)及控制指令的交換同時本地存儲備份數(shù)據(jù)［6］。能夠通過對講和主控室通話，通過觸摸屏查看票單，根據(jù)需要自主選擇打印檢斤單。紙張、墨剩余量監(jiān)控及報警提示，稱量室支持遠(yuǎn)程系統(tǒng)診斷，具有故障自動報警、上傳、記錄功能。

汽車衡部分系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程是：首先由需要申請計量業(yè)務(wù)的部門（供應(yīng)、銷售、分廠）提出計量申請計劃，在公司ERP系統(tǒng)中制定計量申請計劃單，包括車號、計劃計量時間、計劃計量物資名稱、物料規(guī)格、發(fā)貨單位和收貨單位等。并將計量申請計劃單通過工業(yè)以太網(wǎng)光纖網(wǎng)絡(luò)以報文的形式由ERP下拋給自動化計量系統(tǒng)，送入數(shù)據(jù)交換服務(wù)器。進廠送貨或拉貨的車輛，進廠前會在門衛(wèi)制作RFID卡，制卡時門衛(wèi)會根據(jù)司機的業(yè)務(wù)憑證，從ERP系統(tǒng)中挑選符合當(dāng)前車輛計量申請計劃單的信息，將此計量申請計劃單和當(dāng)前RFID卡作匹配，并規(guī)定車上只能有司機一人開車進廠（防止稱重時有人藏匿在車內(nèi)充當(dāng)貨物作弊）。廠內(nèi)倒運物料的車輛是內(nèi)部車輛，每輛車長期持有固定的RFID卡，車輛執(zhí)行的是不變的長期計量申請計劃單，當(dāng)發(fā)生變化時，計劃部門在系統(tǒng)中選擇修改即可。

當(dāng)車輛上磅稱重時，現(xiàn)場的紅外檢測裝置檢測車輛是否完全上秤［7］，確認(rèn)車輛完全上秤后，語音自動提示司機下車，車號識別器自動識別出車輛所持有的RFID卡，自動化計量系統(tǒng)自動搜索出系統(tǒng)中與之匹配的計量申請計劃單，主控室工作人員通過視頻監(jiān)控上秤車輛的牌照以及司機是否下車，確認(rèn)車號與計劃單一致后，在操作畫面中點擊確認(rèn)按鈕，稱重結(jié)束，語音自動提示司機上車開車下秤。稱量數(shù)據(jù)在磅房現(xiàn)場的終端中備份存儲，并且通過網(wǎng)絡(luò)自動上傳至主控室的數(shù)據(jù)服務(wù)器中存儲。在整個過程中有意外情況出現(xiàn)時，雙方都可以自主通過對講系統(tǒng)呼叫對方進行溝通。當(dāng)車輛完成兩次稱重后，計量系統(tǒng)自動生成完整的計量數(shù)據(jù)，并上拋給ERP系統(tǒng)［8］。

此外，系統(tǒng)還實現(xiàn)了異地計量的功能。當(dāng)出現(xiàn)如故障、斷電及斷網(wǎng)的意外情況時，經(jīng)過授權(quán)，可以異地稱量。

2.3 軌道衡組成配置及運作流程

動態(tài)軌道衡主要承擔(dān)進出廠大宗原燃料火車車輛和廠內(nèi)高爐鐵水魚雷罐車輛的稱重業(yè)務(wù)。出廠大宗原燃料火車車輛是國鐵線的火車車皮，國家規(guī)定每節(jié)車皮制造時，底部標(biāo)配有車號電子標(biāo)簽，用以電子識別火車車皮的車號、車型及標(biāo)重等信息。廠內(nèi)高爐鐵水魚雷罐車輛公司自行安裝了國標(biāo)的車號電子標(biāo)簽，在軌道衡秤臺中間設(shè)置有國標(biāo)電子標(biāo)簽識別裝置。

其它軟硬件配置和汽車衡類似，不再贅述。

動態(tài)軌道衡系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程：申請計量業(yè)務(wù)的部門（供應(yīng)、銷售、分廠）提出計量申請計劃，在公司ERP系統(tǒng)中制定計量申請計劃單，并將計量申請計劃單通過網(wǎng)絡(luò)以報文的形式由ERP下拋給自動化計量系統(tǒng)，送入數(shù)據(jù)交換服務(wù)器。當(dāng)火車車列到廠或出廠時通過動態(tài)軌道衡，動態(tài)軌道衡自動采集每一節(jié)火車的重量信息及對應(yīng)的車號信息，配合其國標(biāo)車皮皮重計算出貨物凈重數(shù)據(jù)，現(xiàn)場磅房的控制計算機通過Win Socket接口協(xié)議將數(shù)據(jù)上傳至主控室數(shù)據(jù)服務(wù)器進行存儲，并上拋給ERP系統(tǒng)［9］。

3 創(chuàng)效分析及總結(jié)

系統(tǒng)分別實現(xiàn)了對汽車衡、軌道衡的現(xiàn)場稱重裝置的自動控制，使稱重業(yè)務(wù)流程化、自動化。實現(xiàn)多個現(xiàn)場無人值守的計量方式和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶崟r計量，整個稱重計量過程遠(yuǎn)程控制（包括儀表清零、設(shè)備復(fù)位），無需人員到現(xiàn)場操作。

系統(tǒng)與公司門禁保衛(wèi)系統(tǒng)接駁，實現(xiàn)車輛進廠辦證（卡）、裝缷貨稱重、出廠物流管理一卡通功能。此外，系統(tǒng)實時與公司ERP系統(tǒng)接駁，實現(xiàn)稱重計量數(shù)據(jù)數(shù)字化傳輸與管理，支撐ERP實時進行成本財務(wù)核算，無需再進行繁雜的票據(jù)手工統(tǒng)計、報表制作、報送等工作，有效地支撐了公司整體信息化建設(shè)。

計量系統(tǒng)采用B／S架構(gòu)實現(xiàn)了計量系統(tǒng)的廠內(nèi)網(wǎng)絡(luò)WEB發(fā)布，并在WEB系統(tǒng)中實現(xiàn)多角度查詢及報表自主選擇生成，有關(guān)的生產(chǎn)管理、指揮部門與分廠可以實時查詢。實現(xiàn)計量部門與用戶部門之間計量數(shù)據(jù)的實時交換、物資異地計量稱重，減少了計量人員，節(jié)約了人力成本。為吉鋼的采購結(jié)算與生產(chǎn)管理提供了實時計量數(shù)據(jù)［10］。

按前述內(nèi)容，吉鋼廠區(qū)現(xiàn)有稱重磅房12個，如果沒有自動化計量系統(tǒng)項目的實施，共需要配置96人，每年的人工成本約288萬元。成功實施項目后，人員集中的主控室，共需要配置12人，每年的人工成本約36萬元。由此可見，項目帶來的直接年人工成本效益252萬元，直接人工成本效益可觀。

另外，隔絕了計量員與司機的接觸，避免發(fā)生人員腐敗導(dǎo)致的經(jīng)濟損失事件。業(yè)務(wù)全程有視頻監(jiān)控證據(jù)，處理糾紛有依據(jù)，潛在的管理效益明顯。

4 結(jié) 語

系統(tǒng)在研發(fā)與實施過程中，采用了許多新設(shè)備、新技術(shù)，開創(chuàng)了自動化稱重新模式，實現(xiàn)了現(xiàn)場的無人值守。在行業(yè)內(nèi)首次將RFID技術(shù)應(yīng)用于衡器稱重的車號自動識別和門禁一卡通系統(tǒng)，獲得成功，實現(xiàn)公司物流一卡通管理。同時，實現(xiàn)了計量系統(tǒng)與業(yè)務(wù)系統(tǒng)的實時信息交換、物資計量數(shù)據(jù)共享、異地稱重、計量設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控等新功能。

［1］ 蒯英，步輝，李鄭剛.銅冶煉中間物料計量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的開發(fā)［J］.中國有色冶金，2011，31（2）：41-44.

［2］ 王文岐，王軍，趙駿，等.天津石化ERP銷售模塊與產(chǎn)品出廠衡器計量系統(tǒng)的集成應(yīng)用［J］.信息系統(tǒng)工程，2009，21（9）：16-17.

［3］ 曹立學(xué).小型集散控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)［J］.工業(yè)控制計算機，2009，22（4）：27-28.

［4］ 高超，單偉.基于嵌入式控制器的自動控制系統(tǒng)設(shè)計［J］.電子工業(yè)專用設(shè)備，2012，31（8）：23-30.

［5］ 劉湛.底層數(shù)據(jù)通信技術(shù)比較與選擇［J］.科技信息，2011，27（13）：464-465.

［6］ 李江全.VisualC＃.NET串口通信及測控應(yīng)用典型實例［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2012.

［7］ 廖應(yīng)華.機械電氣自動控制［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2013.

［8］ 王振力.工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)［M］.北京：人民郵電出版社，2012.

［9］ 張文娜.計量技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：國防工業(yè)出版社，2009.

［10］ Jonathan Lewis.Oracle核心技術(shù)［M］.北京：人民郵電出版社，2013.