中小型集散配料控制系統(tǒng)的設(shè)計與應用

[摘要]結(jié)合當今鋼鐵行業(yè)燒結(jié)廠皮帶秤配料控制過程，提出了中小型集散控制系統(tǒng)的方案，并在多個工業(yè)現(xiàn)場得到了實現(xiàn)。
　　我國很多冶金行業(yè)燒結(jié)廠皮帶秤配料長期處于比較原始的狀態(tài)，占用太多的人力物力資源，對企業(yè)來說是個不小的負擔，而惡劣的工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境對操作員的健康也有很大的傷害。因此，提高燒結(jié)廠皮帶秤配料的自動化程度是當務之急。本文提出的中小型集散配料控制系統(tǒng)的設(shè)計方案，對采用皮帶秤配料的工業(yè)現(xiàn)場有很高的實用價值。
　　一 系統(tǒng)的主要功能及特點
　　1 控制系統(tǒng)的主要功能
　　1)監(jiān)測功能：對皮帶秤配料過程的瞬時流量、班累計，日累計、月累計、年累計等參數(shù)進行檢測和監(jiān)視；
　　2)畫面顯示：通過計算機顯示器可顯示配料過程中有關(guān)控制參數(shù)和運行狀況，以及顯示實時配料曲線；
　　3)打印管理：可隨時打印配料報表，以便保存和查詢；
　　4)通訊功能：工控機與PLC和配料儀表之間可進行雙向數(shù)據(jù)及信息交換；
　　5)數(shù)據(jù)處理：系統(tǒng)可自動對采集的信號進行運算處理，并輸出到相應控制量；
　　6)控制功能：根據(jù)操作前相應的設(shè)定值，自動控制設(shè)備的正常運行，包括PID調(diào)節(jié)；
　　7)報警功能：上位機以畫面方式和聲光信號方式對各種參數(shù)越限或設(shè)備狀態(tài)異常進行報警。
　　2 系統(tǒng)的主要特點
　　1)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用中小型集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了“分散控制、集中管理”，克服了“危險集中”的問題；
　　2)上位機和下位機相對獨立，具有自動、手動無擾切換功能，聯(lián)機時，彼此間按特定的協(xié)議互通信息，脫機時，下位機可獨立實現(xiàn)工藝過程控制，上位機此時可離線進行數(shù)據(jù)處理和日常管理；
　　3)上位機遠離操作現(xiàn)場，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善了操作員的工作環(huán)境；
　　4)下位機選用可編程控制器，具有很強的抗干擾能力，編程簡單易于掌握，能在惡劣的環(huán)境中長期可靠的運行；
　　5)采用PID調(diào)節(jié)，提高系統(tǒng)的配料精度，并能根據(jù)生產(chǎn)要求，設(shè)置最佳的開關(guān)時序，較好的解決料頭料尾問題，自動修改配料系統(tǒng)的物料配比；
　　6)完善的報警系統(tǒng)，既可圖象顯示，又可聲光報警，為系統(tǒng)的正常運行提供了可靠的保證；
　　二 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理
　　一)控制系統(tǒng)總體構(gòu)成原理框圖如圖1和圖2，主要有以下部分組成：
　　1)上位機：對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，畫面顯示和報表打印；
　　2)操作臺及PLC：實現(xiàn)配料的自動和半自動控制；
　　3)配料儀表：用于配料的PID調(diào)節(jié)及瞬時流量和累計量等參數(shù)的顯示；
　　4)控制柜：用于系統(tǒng)的邏輯控制和供配電；
　　5)現(xiàn)場手操箱：用于現(xiàn)場單臺設(shè)備的啟停控制；
　　二)系統(tǒng)分為自動控制和半自動控制及現(xiàn)場手動控制方式：
　　1)現(xiàn)場手動控制：當有允許配料啟動信號時，按下操作臺上的系統(tǒng)啟動按鈕上電，把需要配料的皮帶變頻器上電，操作臺上的旋鈕開關(guān)置于現(xiàn)場位。把現(xiàn)場操作箱控制方式開關(guān)轉(zhuǎn)換到現(xiàn)場位。按下現(xiàn)場手操箱上的啟動按鈕開始配料，調(diào)節(jié)調(diào)速電位器可控制配料的快慢，此時上位機只起監(jiān)視作用，不參與控制；

圖片1

圖片2

　　2)室內(nèi)半自動控制方式：把現(xiàn)場操作箱控制方式開關(guān)轉(zhuǎn)換到室內(nèi)控制，操作臺上的旋鈕開關(guān)置于室內(nèi)位，把需要配料的變頻器上電，通過上位機的手動控制畫面來實現(xiàn)配料；上位機手動控制畫面如圖3

圖片3

　　3)室內(nèi)自動控制方式：和室內(nèi)半自動控制方式基本相同，不同處是通過上位機的自動控制畫面來自動實現(xiàn)配料；上位機自動控制畫面如圖4

圖片4

　　本系統(tǒng)可根據(jù)實際情況，由一臺上位機同時控制多臺下位機，可適用于圓盤給料、螺旋給料和皮帶拖料等多種配料方式，最多可帶32臺。
　　三 系統(tǒng)的硬件設(shè)計和應用
1)上位機系統(tǒng)配置：本控制系統(tǒng)選用研華610H奔4工業(yè)控制計算機為上位機，進行整個生產(chǎn)過程的監(jiān)控與管理；
2)PLC ：選用西門子s7_200系列PLC為下位機來實現(xiàn)對配料設(shè)備的邏輯控制；
3)配料控制儀表：選用BU500P配料控制器來實現(xiàn)物料的瞬時流量和累計量等的顯示及PID調(diào)節(jié)，儀表配有RS485接口，通過RS232轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換卡可以對接，通訊協(xié)議采用標準MODBUS協(xié)議，可以很方便的和FIX7.0組態(tài)軟件聯(lián)接；
　　四 系統(tǒng)的軟件設(shè)計及實現(xiàn)
　　本系統(tǒng)中自動配料的控制過程主要由上位機、PLC和配料控制器BU500P完成，配料過程中的各項數(shù)據(jù)則由后二者和上位機交互完成，選用FIX7.0組態(tài)軟件做為操作平臺，由于此組態(tài)軟件帶有很多標準I/O接口驅(qū)動，不需要用戶自己來開發(fā)，能很容易的實現(xiàn)設(shè)備的控制；
　　五 結(jié)束語
　　本套中小型集散型配料控制系統(tǒng)是在多年的實際工業(yè)應用中逐漸完善的，廣泛的適用于冶金、耐火、化工、建筑等領(lǐng)域的配料控制。在福建閩光冶煉公司、保定亞新鋼鐵公司、日照鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司、天津榮程鋼鐵公司等現(xiàn)場都有應用。本系統(tǒng)具有系統(tǒng)組態(tài)靈活、控制功能完善、控制精度高、數(shù)據(jù)處理方便、運行安全可靠、人機界面友好、便于系統(tǒng)擴展等特點，它能適應工業(yè)配料生產(chǎn)過程的各種需要，提高生產(chǎn)自動化水平和管理水平，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低資源消耗，提高勞動生產(chǎn)率，是理想的自動配料控制系統(tǒng)。