基于2KS混合配比設(shè)備的數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)

王先鋒 劉 奔 徐勤官

（卡特彼勒（徐州）有限公司，徐州 221300）

1 2KS配比系統(tǒng)介紹

2KS是一種電子的雙組分涂料配比器，可以混合大多數(shù)的雙組分溶劑和水基環(huán)氧樹脂、聚氨酯以及酸催化的涂料。2KS系統(tǒng)主要由EasyKey顯示屏、控制器、A劑流量傳感器和B劑流量傳感器組成，如圖1所示。EasyKey顯示屏為用戶提供導(dǎo)航界面，進(jìn)行設(shè)置、讀取、查看等操作。控制器是系統(tǒng)的核心，用于精準(zhǔn)的控制A、B兩種溶劑流速和流量，從而實(shí)現(xiàn)預(yù)先設(shè)定的配比。A劑流量傳感器和B劑流量傳感器處的流量計(jì)為正排量齒輪流量計(jì)，可實(shí)現(xiàn)高精密度（甚至在流速較低的情況下）。流體流經(jīng)流量計(jì)，使齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)；傳感器裝置與輪齒嚙合，每經(jīng)過一個(gè)輪齒產(chǎn)生一個(gè)脈沖。

圖1 2KS系統(tǒng)組成

A劑流量傳感器和B劑流量傳感器型號(hào)為G3000高壓液體流量計(jì)，具體參數(shù)參見表1，接線方式參考圖2。

表1 G3000主要參數(shù)

2 改造方案

由于原傳感器輸出為高速脈沖信號(hào)，在原設(shè)備上直接并聯(lián)信號(hào)線，不影響精度和采集誤差。本文提出的改造方案如圖3所示，在原有傳感器G300基礎(chǔ)上并聯(lián)一路信號(hào)線，采用步科KS105-16DT微型數(shù)據(jù)采集器讀取高速脈沖信號(hào)。然后，利用Python語言通過485通信將數(shù)據(jù)信號(hào)存儲(chǔ)到本地MySQL數(shù)據(jù)庫。

KS105-16DT微型數(shù)據(jù)采集器具有4路高速脈沖計(jì)數(shù)器，編號(hào)為HSC0～HSC3，最高計(jì)數(shù)頻率全部為200KHz； 485通信功能；同時(shí)支持Modbus RTU主從站通信命令、自動(dòng)通信、支持KincoBuilder編程協(xié)議[1-2]。

采集器在SM區(qū)中為每個(gè)高速計(jì)數(shù)器均提供了相應(yīng)的控制寄存器用于存放配置數(shù)據(jù)。其中，當(dāng)前值用于修改計(jì)數(shù)器當(dāng)前的計(jì)數(shù)值，若將當(dāng)前值寫入高速計(jì)數(shù)器，那么高速計(jì)數(shù)器就會(huì)立即從這個(gè)新數(shù)值開始計(jì)數(shù)。表2中詳細(xì)描述了這些寄存器。

圖2 G300接線方式

圖3 2KS系統(tǒng)改造方案

表2 寄存器作用

需要注意的是，控制字節(jié)中并非所有的控制位都適用于所有的工作模式。例如，“計(jì)數(shù)方向”和“是否向HSC中寫入計(jì)數(shù)方向”這兩個(gè)控制位就只用于模式0、1 和2（帶內(nèi)部方向控制的單相增/減計(jì)數(shù)器），若高速計(jì)數(shù)器所用的工作模式是采用外部的方向控制信號(hào)，那么這兩個(gè)控制位就會(huì)被忽略。控制字節(jié)、當(dāng)前值和預(yù)置值上電后的缺省值均為0[3-4]。

在本文的方案中高速計(jì)數(shù)器模式均選擇MODE=0（帶內(nèi)部方向控制的單相增/減計(jì)數(shù)器），控制字節(jié)為SM37=B# 16#F8，預(yù)設(shè)值為SMD38=0。

HDEF指令的作用是為參數(shù)HSC指定的高速計(jì)數(shù)器定義一種工作模式MODE。HSC指令的作用是依據(jù)HDEF指令指定的工作模式以及SM區(qū)中相應(yīng)控制寄存器的值來配置。

HSC指令只用在需要時(shí)調(diào)用一次即可啟動(dòng)高速計(jì)數(shù)。若用SM0.0一直調(diào)用，則高速計(jì)數(shù)器會(huì)一直被初始化過，無法使用，見圖4。

工控機(jī)選擇帶有485通信接口，設(shè)置為通電啟動(dòng)，開機(jī)運(yùn)行main.py主程序，如圖5所示，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)原系統(tǒng)脈沖傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。

3 結(jié)語

上述低成本的解決方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)原有系統(tǒng)的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，并連續(xù)運(yùn)行1個(gè)月，軟硬件穩(wěn)定，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。為噴漆質(zhì)量分析、漆膜厚度分析、提升油漆利用率提供了關(guān)鍵的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

圖4 步科采集器部分程序段

圖5 Python部分程序段