粮食筒仓斗提机测温系统的研究与应用

内容需要下载文档才能查看

粮食筒仓斗提机测温系统的研究与应用

张

伟

（江苏连云港港口股份有限公司东润分公司，连云港222000）

摘要：斗提机全称斗式提升机，它是利用均匀固接于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升物料的连续输送机械。斗提机在我公司筒仓中起到了至关重要的作用，它的正常运转与否，直接影响到公司的生产作业能否进行。故而必须对它的运行状况进行实时的监控，以便提前发现运行中的异常情况，提前进行处理，避免故障扩大化乃至影响到整个系统的正常运行。本文介绍了一种运用DS18B20数字温度传感器对筒仓斗提机运行温度进行全面实时监控的案例。

关键词：斗提机；测温；DS18B20；数字温度传感器

Research&ApplicationofBucketElevatorTemperatureMeasurementSystemfor

Grainsilo

（DongrunPortBranchofJiangsuLianyungangPortCo.,Ltd,Lianyungang222000，China）

Abstract：Fullnameofthebucketelevatorisbuckettypebeltelevator.Itcanverticallyliftmaterialscontinuouslywiththeseriesofhoppersfixedonunprovokedtractioncomponents.Thebucketelevatorinourcompanyhasplayedavitalrole.Whetheritoperatesnormallycandirectlyaffectthecompany'sproductionjob.Thereforeitmustbereal-timemonitoringofthehealth,exceptionconditionscanbecaughtdescribesthecasethatusingDS18B20digitaltemperaturesensortoachievecomprehensivereal-timemonitoringofthebucketelevatoroperatingtemperature.

中图分类号：S229+.1TH873.7

文献标识码：B

Keywords：Bucketelevator；temperaturemeasurement；DS18B20；digitaltemperaturesensor

文章编号：1007－3582（2014）01－0043－05

inadvance,avoidthefaultsmagnifiedandaffectthenormaloperationoftheentiresystem.Thisarticle

ZhangWei

江苏连云港港口股份有限公司东润分公司散粮作业线于1994年正式投产，具有可装可卸双向接卸系统，整个散粮作业线包括了斗提机、斗秤、集尘器、空压机、分料器等一系列设备。这其中作为将粮食提升至斗秤以及仓顶埋刮板机的斗提机，在整个散粮作业线上起到了至关重要的作用，它的正常运转与否，直接影响到公司的生产作业能否进行。之前，公司的巡视人员只能依靠目视进行检查，效果不好；对此，公司前几年为筒仓的巡视检查人员配备了测温枪，在日常的斗提机巡视检查工作中起到了一定的效果，但是由于需要巡视的设备很多，巡视人员无法及时查看每1台设备，而且无法连续实时的检测，往

收稿日期：2013-12-14

作者简介：张伟（1985-），男，工程师；专业方向为电子信息类。

往等到故障已经很严重了才发现，不能起到很好的预防作用。故而实施一套能够对斗提机的运行温度进行实时监控的测温系统，以便及时发现运行中的异常情况，提前进行处理，避免故障扩大化乃至影响到整个系统的正常运行成为比较迫切的需求。

1相关简介

1.1斗提机

斗提机即斗式提升机是利用均匀固接于无端牵引构件上的一系列料斗，竖向提升物料的连续输送机械。分为环链、板链和皮带3种。斗式提升机具有输送量大，提升高度高，运行平稳可靠，寿命长显著优点。

斗式提升机的输送工作原理是料斗把物料从下面的储藏中舀起，随着输送带或链提升到顶部，绕过顶轮后向下翻转，斗式提升机将物料倾入接受槽

1/2014粮食流通技术

43

内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看

内。斗式提升机一般都装有机壳，以防止斗式提升机中粉尘飞扬。1.2温度传感器

美国DALLAS半导体公司的数字化温度传感器DS18B20是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，而新的“一线器件”DS18B20体积更小、适用电压更宽、更经济。单线数字温度传感器，可以直接将被测温度转化成串行数字信号，以供单片机处理，克服了传统的模拟式温度传感器不仅需要设计信号调理电路，还要经过复杂的校准和标定过程，测量精度难以保证的缺点，大大提高了系统的抗干扰性。适合于恶劣环境的现场温度测量，如：环境控制、设备或过程控制、测温类消费电子产品等。另外，DS18B20“一线总线”数字化温度传感器同DS18B20一样，DS18B20也支持“一线总线”接口。采用单根信号线，既可以传输时钟，又能传输数据，而且数据传输是双向的。与其他数字温度传感器相比具有线路简单。硬件开销少，成本低、便于扩展等优点。DS18B20的测量温度范围为-55℃～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为±0.5℃。

DS18B20是智能温度传感器，它的输入、输出采用数字量，通过单总线，接收主机发送的命令，根据DS18B20内部的协议进行相应的处理，将转换的温度数值以串口形式发给主机，主机按照通讯协议用一个I/O口模拟DS18B20时序，发送命令（初始化命令、ROM命令、功能命令）给DS18B20，并读取温度值，在内部进行相应的数据处理，用字符型液晶显示模块显示各点的温度值。在系统启动之时，可以通过按键设置各点温度的上限值和下限值，当某点温度超过设置值时，报警器开始报警，从而实现了对各点温度实时监控。

DS18B20的性能特点如下：①独特的单线接口仅需要一个端口引脚进行通讯。②在DS18B20中的每个器件上偶有独一无二的序列号，因此多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能。③实际应用中不需要任何外部器件即可实现。④可通过数据线供电，电压范围为3.0~5.5V。⑤零待机功耗。⑥数字温度计的分辨率用户可以从9位到12位选择。⑦用户可定义的非易失性温度报警设置。⑧报警搜索命令识别并标志超过程序限定温度（温度报警条件）的器件。⑨负温度特性，电源极性接反时，温度计不会因发热而烧毁，但不能正常工作。1.3组态王

组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。它具有适应性

44

1/2014粮食流通技术

强、开放性好、易于扩展、经济、开发周期短等优点。

通常可以把这样的系统划分为控制层、监控层、管理层三个层次结构。其中监控层对下连接控制层，对上连接管理层，它不但实现对现场的实时监测与控制，且在自动控制系统中完成上传下达、组态开发的重要作用。尤其考虑画面、数据和动画3方面问题。通过对监控系统要求及实现功能的分析，采用组态王对监控系统进行设计。组态软件也为试验者提供了可视化监控画面，有利于试验者实时现场监控。而且，它能充分利用Windows的图形编辑功能，方便地构成监控画面，并以动画方式显示控制设备的状态，具有报警窗口、实时趋势曲线等，可便利的生成各种报表。它还具有丰富的设备驱动程序和灵活的组态方式、数据链接功能。

2系统介绍

本系统分为两层结构，上位机用组态王软件完成对下位机的监控。下位机利用数字温度传感器DS18B20，结合测温分机组成系统网络，实现斗提机多点温度实时检测。上位机PC与测温分机之间的通信采用RS-485协议，由RS-485总线组成构成的分布式测控系统，具有设备简单、价格低廉、能进行长距离通信等优点。上位机组态软件KingView具有强大的数据采集、处理功能和友好的人机界面。基于组态王软件的多点远程温度测控系统，很好地实现了对相关设备的实时监测。该系统具有成本低、可靠性高和使用方便等特点。本系统共需采集8台（23#、30#、31#、32#、45#、46#、47#、48#）斗提机，每台6个测温点，加1个室温采集点，共计49个测温点的温度。系统的结构图及主要部分连接如图1和图2所示。

图1系统结构图

图2主要部分连接图

内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看

3测温系统软件介绍

本软件实际监控8台斗提机加一个室温测温点共49个测温点，系统由菜单、画面组成全面监控的体系。图3是系统主界面，由左侧的主菜单和右侧的主监控画面组成。

画面按顺时针循环检测各斗提机的温度变化状态，当某部斗提机的温度异常，超过系统设定的报警温度时，虚拟报警灯以红灯闪烁，并发出持久的报警声，直至监控人员点击右下方的《关闭报警声》按钮，系统停止报警，并自动进入报警的斗提机状态图。见图6。

图3系统主界面图

图6斗提机状态图

图4用户登入对话框图

左侧的菜单分上下2部分，上部是管理员的登入、注销操作，登入对话框见图4。

本系统日常画面的监控无需登入，只有特殊的操作才需要管理员进行。

左侧的下部是主菜单：主画面、斗提机状态图、报警窗口、历史趋势曲线、历史数据报告、系统报告、分机报告、和系统数据设置等8项主菜单。各主菜单对应着相应的功能界面，下面一一说明。

图5就是主监控界面，这是个常控画面，即不操作时停留的画面，它全面概要的监控了8部斗提机。

图6左侧是斗提机的模拟动画，上面分布了6个

红点，这些是实际的测温点，如发生异常，巡视人员必须去现场实际查看，排除原因，使温度恢复正常。当某个测温点（小红点）异常时，该小红点会闪烁以示警觉。下部有动态的仪表指针和实际的温度数据，这些都让监控人员便于发现问题的部位和问题的严重程度。在画面的右侧的上部是现场的环境温度和6个测温点的差值，直方条越高，说明温差越大，需要引起警觉，不一定要到警报才关注。右侧下部是6个测温点的实时动态曲线，可以观察各测温点的变化过程。画面的下部有子菜单，可以随时切换查看任何一部斗提机。

图7是报警窗口，点击主界面－报警窗口，即可进入。

图7报警窗口图

图5斗提机监控主界面图

报警窗口分上下2部分。上部分是实时报警，它

1/2014粮食流通技术

45

内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看

显示当前正发生的报警事件，下部分是历史报警及其他事件。

图8能反映最近一年的趋势，系统内部每隔1min记录1次各测温点的数据，循环保留一年的数据。此界面有7条曲线，6条曲线对应某部斗提机的6个测温点，还加一条室温曲线，以便比较。曲线的下边有控制时间段及量程的工具栏，可以灵活查看。工具栏的右下角按钮可以方便改变曲线参数，可以设置曲线的时间轴的起始点和长度、数值轴的幅度，见图9。

图11历史数据报告.报表属性图

从主菜单－系统报告、分机报告即可进入图

12、图13的界面

图8历史趋势曲线图

图12系统报告图

图9历史趋势曲线参数设置对话框图

查看历史数据除了上面图8历史趋势曲线还有

本界面的报告或报表。要看报告先必须设置报表参数，点击下部的《报表参数设定》按钮（见图10），弹出对话框（见图11）。

图13分机报告图

图10的历史数据报告界面图

46

1/2014粮食流通技术

图12是从整体斗提机角度，图13是从温度传感

器的采集卡（分机）的角度来查看监控测温系统。当出现硬件故障，可以快速定位故障位置。

斗提机各测温点的报警温度是本系统的基础，一般季节不同，报警温度可以设置不同的数值，另外，由于每部斗提机的位置、环境不同，它的报警温度可以不同；或者测温的部位可以设置为不同的数值。具体操作：对某部斗提机，有２个下拉列表，分别

内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看 内容需要下载文档才能查看

选择测温部位和报警设置，然后按对应的《新报警温度确定》按钮确定，逐个设定即可。系统数据设置见图14。

4综述

本文介绍的粮食筒仓斗提机测温系统，通过采用智能数字温度传感器DS18B20来实现温度的精确测量，并把多个DS18B20测温传感器并联在一起，可以解决斗提机多点温度分布测量问题，用组态王实现了控制系统的监控界面。整个系统操作简单，控制方便，大大提高了系统的自动化程度和实用性。具有可靠性高、线路简单、测量精度高、可扩展性强等优点。通过本系统的运用，有效的监控了斗提机的运行状态，显著降低了斗提机的故障率，满足了斗提机测温的实际需求，达到了预期的设计目的。取得了较好的直接和间接经济效益。

图14系统数据设置图

（上接第33页）意见图5。

序号

1E13提

4升机5

6

图5嵌入式测温系统布线示意图

7892

表1实测测温统计表

外界平均温度25℃（夜间18℃，白天28℃）（仅举E1提升机，午后13时工作时的温度）测试设备位置主带头部左侧主带头部右侧副带头部左侧副带头部右侧主带尾部左侧主带尾部右侧副带尾部左侧副带尾部右侧主带导向左侧

温度值（℃）

27.528272726.523.528.528262732.5282627

说明与分析

正常””””””

检查发现现场有较

多油脂溢出

正常””””

检查发现有异响，

润滑不足

5.2系统功能

系统功能如下：①实时数据采集：通过温度传感器采集的温度信息，形成实时数据库。②实时数据显示：显示当前采集到的提升机各个旋转部位的温度。③高温报警：根据提升机的工况，设置相同或不同的温度报警数值。④历史数据显示：通过历史数据查询得到各提升机的温度变化，并可绘制温度分布图。

E110主带导向右侧

提

11副带上导向左侧升

机12副带上导向右侧

13副带下导向左侧

14副带下导向右侧

6应用效果验证

了很好的效果。表1是温度显示统计。

4台提升机的温度监控，经过一个月的运行，有这种温度的显示，不但很好的监控了现场粉尘

7结束语

嵌入式测温系统的应用，很好的解决了现场管理问题，有效的防止了粉尘给设备带来“捂热”后粉尘隐然引起的事故发生。同时，对加强设备的润滑管理提供了一个根据。系统在运行近一年来，先后及时处理了6起因粉尘覆盖使温度上升的隐性温升事件，4起因润滑不良导致的温度升高。节约了管理成本和降低了工人的劳动强度，是值得在筒仓散粮系统值得推广的一项技术措施。

1/2014粮食流通技术

厚度给环境温度带来的影响，而且很好的监控了润滑情况的状况，润滑好，温度自然就低，这也直接的对设备起到了很好的润滑管理，防止设备由于润滑不到位造成损坏。

47