钢铁分析数据之荧光光谱传输方式的改进

张智

上海宝钢工业技术服务有限公司宁波分公司

[摘要] 直读光谱仪传输系统的联通实现了炼钢快速分析结果数据实时传送，提高了生产管理的水平，特别是为来宁钢炼钢、炼铁工序提供了准确、及时的关键数据，给生产提供了重要指导，提高了操作人员的检测效率。

[关键词]直读光谱仪数据传输系统  实时传送

1：概述：

宁波钢铁有限公司（以下简称宁波钢铁）由宝山钢铁集团公司、杭州钢铁集团公司、宁波市政府出资组建。公司规划建设从原料到焦化、炼铁、炼钢、连铸、热轧等工序配套齐全、装备一流的大型现代化钢铁联合企业，其质量检验部门中钢铁检验作业区承担生产工艺过程、成品样的质量控制检验，以及新产品的工艺研究、事故分析等检验任务。随着钢铁企业产能发展、市场竞争的加剧，质量管控的要求也越来越高，对质量检验工作的要求在分析周期、样品数量、数据准确性等方面都提出了更高标准。

    为使公司的生产和管理达到世界先进水平，宁波钢铁的计算机系统把生产过程自动化系统、管理信息系统组成一个有机整体，使它成为总体最优的可靠性高、高集成度、灵活多变的计算机网络。

直读光谱仪系统是由一台惠普主控计算机、直读光谱仪主机组成的。主控计算机向直读光谱仪主机发送分析任务指令，完成任务后，由计算机进行数据分析处理和传输。然而，日本岛津公司生产的PDA-5500II型直读光谱仪光谱仪原不具备直接联网的功能。为解决此问题，厂家提出的解决方案：(1)在IBM主机中插入一块通讯卡，由厂家技术人员对操作平台和应用软件进行修改。但同时，厂家声明在这之前从没做过此项工作，无成功经验，而且，经修改后的软件很有可能破坏了原软件系统的整体性，此项费用也较高;(2)利用COM口通过MOXA采用RS232形式传输，但此种通讯方式数据通讯速率不高、质量不好。基于以上原因，经笔者等人研究讨论决定不用厂家的方案，提出了自主解决此问题的“TSAPP”方案。

2：系统实施过程

2.1硬件连接

经深入研究岛津公司提供的直读光谱仪系统资料，发现该系统提供了标准的RS232口的数据通讯功能。于是决定利用此功能将数据传输到另一台微机上（简称传输机），然后通过数据传输服务器（网络通过炼钢网线机房迁入）连到公司主干网上，以实现数据共享。直读光谱仪操作室在炼钢网线机房上。而炼钢网线机房已有光纤通过DECrepeater 90FS连接到公司100MB/S的高速双环FDDI主干网上。在炼钢网线机房，90FS连接一块DECrepeater 90TS 8口以太网中继器。闪速炉数模在线控制等计算机用五类非屏蔽双绞线与90TS相连。所以只需按数模控制机的模式，用双绞线将传输机和90FS连上，就完成了传输机与公司计算机网络的硬件连接。

完成传输机的硬件连接，还需确定具体的传输方式。主控计算机与钢检站数据传输服务器相连接，软件TSAPP、DICLIENT安装在数据传输服务器上，将软件中XML文件参数进行设置，使之能接收到荧光仪检测结果报文。

至于直读光谱仪的惠普控制机与通讯机的连接，厂家提供的技术规范如下：

2.2连接分析仪与TS 系统间数据传输线路，如下图：

2.2.1原传输连接方式：

2.3系统设置

    在惠普控制机上，按厂家的说明，设置COM口的传输速率。生产用传输速率一般为9600波特率。还需将传输方式设定为自动方式，这样每当一分析结果出来以后，就会自动将数据文本向传输机发送，不需人工干预。

2.3.1 原系统设置：

传输机COM口传输速率要与直读光谱仪控制机速率相符，故需在传输机的设置为8个数据位;1停止位;无奇偶位校验;无流量控制1;线路：RS232；传输速度：波特率9600BPS。

23.3.2更改后系统设置：传输机改为LAN网线传输。

2.4软件设计

这样，一切外围工作都准备好了，只须编写一个程序把控制机数据读取出来放入相应的文件中就可以了。现将程序的编程思想作一个简单的说明。

当一切按规定设置好后，更改前直读光谱仪控制机有数据发送时，发出一个询问代码，此时，传输机如果接受到这个信号时，处于准备好状态，发出一个确认代码。惠普控制机接到此代码后开始向传输机传输直读光谱仪分析结果XML文件。XML文件传输结束后，控制机发一传输结束代码。逻辑图如下：

stx：询问信号;ACK：确认信号;XML文件：分析结果;ETX：结束信号;最后一码为校验码.通过转化后的报文形式为：检量线样品编码年月日时分检测项目  检测结果检测项目检测结果检测项目检测结果

更改后软件的编程环境为：操作系统XP系统，运用java语言，用底层方法、通过UEstudio编程，抓取相应XML文件，将仪器软件中的每个检测结果已宁波钢铁标准报文格式进行传输。                                                

经过调试、修改，此系统很快就成功的运行起来，只需在传输机上设定相关参数启动后，运行传输程序，则每次分析结果数据就会实时传送到公司主服务器中，供数模和其它程序调用。同时，数据在传输机屏幕上显示出来，便于操作人员操作。

2.5：两种方法比较：

2.2.1 RS232传输方式

在该传输方式下，出现以下问题：

1、用RS232传输距离是有限制一般不超过15米

2、有网络延时，且需要ACKII码验证。验证不通过，无法进行传输。

3、若MOXA参数设置需要测试后才能接收到相关检测报文。

4、MOXA故障频繁，对于炼钢快速分析室样品分析而言，损耗了相当部分时间，为样品超时的主要因素，因此极不利于争产生产运行。

2.2.2更改后的网络传输：有以下优点：

1、无传输距离限制；

2、虽偶有网络延时现象，但没有影响实时传输。

3、无需验证，数据检测完成后实时传输，正常情况下无需人工干扰；

4、故障而有发生。但秩序重启软件后问题即可消除。

3：结束语

直读光谱仪数据传输系统成功地投入运行，以极小的投入解决了直读光谱仪分析数据传输的难题，节约一笔不小的外汇开支。同时为炼钢快速分析在线控制及时、稳定的运行提供了强有力的保障。在近几年的生产实践中，一直正常运行，数据传输及时、准确，不需操作人员干预，避免了人工抄数的缺点。直读光谱仪分析数据通过网络，传给相关系统及过程机较为直观的、方便的报表，解决了直读光谱仪传输超时频繁的难题，更便于协调生产，提高了自动化水平及效率。