燒結(jié)自動配料控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

摘 要：本文介紹了燒結(jié)配料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，以及應(yīng)用中出現(xiàn)的問題和解決方法。

關(guān)鍵詞：自動配料、自動控制

Abstract: This paper introduces working principle,and configuration of system,and how to solve the problems in applications.

Key words: Automatic proportioning、Automatic control

前言

　　眾所周知，燒結(jié)廠配料系統(tǒng)是整個燒結(jié)生產(chǎn)的源頭，它擔(dān)負(fù)著所有燒結(jié)機的混合料供應(yīng)任務(wù)，如果配料系統(tǒng)遇到問題，那么整個燒結(jié)生產(chǎn)都要被迫停止，而且配料系統(tǒng)的計算也要準(zhǔn)確無誤，因為燒結(jié)原料的種類多，配料成分隨供貨渠道的變化而變化，各單配料的配合比例也會根據(jù)生產(chǎn)的要求隨時變化，而且在生產(chǎn)過程中，物料的黏度、比重、粒度及環(huán)境的溫度、濕度的變化，也會嚴(yán)重影響下料的精度，因此，配料系統(tǒng)對于提高燒結(jié)礦的質(zhì)量至關(guān)重要。

一、配料系統(tǒng)的工作原理

　　1、 配料原理

　　在冶金行業(yè)中,燒結(jié)礦成分穩(wěn)定在煉鐵工藝中起著非常重要的作用。其配比的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到燒結(jié)礦和煉鐵的質(zhì)量。在傳統(tǒng)的燒結(jié)配料生產(chǎn)線上,主要依靠工人的“跑盤”抽樣檢查原料的配比,再進行控制,這樣不僅速度慢、調(diào)節(jié)不及時, 而且準(zhǔn)確性差。引入計算機控制以后,提高了控制速度和配比的準(zhǔn)確性,減輕了工人勞動強度,穩(wěn)定了燒結(jié)礦的化學(xué)成分。在燒結(jié)配料生產(chǎn)線上,變頻器控制圓盤的轉(zhuǎn)速,從而調(diào)節(jié)下料速度,原料經(jīng)閥門落到稱重皮帶上,再落到總皮帶上,各料倉的原料按比例在總皮帶上混合后,送混料系統(tǒng)。圓盤下料量由稱重傳感器測量,信號為4～20mA,直接送Quantum的模擬量輸入模塊上，經(jīng)控制器運算得到瞬時下料量和累計下料量，下料量給定與實際料流量經(jīng)過PLC的PID控制器運算后，通過PLC輸出4～20mA的信號給變頻器上，形成閉環(huán)控制，從而使下料量精確。工藝流程如圖1 所示。

　　如圖配料系統(tǒng)工藝流程圖：

　　2、配料系統(tǒng)控制原理圖：

二、配料系統(tǒng)程序框圖

　　配料系統(tǒng)電氣部分

　　配料系統(tǒng)儀表部分

三、配料系統(tǒng)控制方式和控制模型

　　該配料系統(tǒng)中,自動配料有兩種控制方式，本地控制和遠(yuǎn)程控制，本地控制是操作工根據(jù)生產(chǎn)要求和經(jīng)驗直接從上位輸入配料設(shè)定值，遠(yuǎn)程控制是由模型計算得到各種配料的設(shè)定值，再根據(jù)每種物料的比例計算得到各料倉的配料設(shè)定值。

　　配料系統(tǒng)中最復(fù)雜和最重要、要求最高的要屬模型計算，本系統(tǒng)主要使用一級模型：主要有燒結(jié)混合料量控制模型、燃料比率控制模型、 返礦比率控制模型等：

　　l 燒結(jié)機混合料量控制模型是為保持在線控制燒結(jié)機混合料倉中的料位為常數(shù)而設(shè)計的一級過程模型。

　　l 燃料比率控制模型是在線控制混合料中燃料的比率，模型充分考慮到碳元素和水分的含量，使燒結(jié)礦中碳的含量保持恒定，控制燒結(jié)生產(chǎn)中的固體燃料消耗。

　　l 返礦比率控制模型是使返礦在燒結(jié)混合料中的比率盡可能保持恒定。

四、電子皮帶秤在配料系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　配料系統(tǒng)采用南京創(chuàng)豐的CF2001型電子皮帶秤，其稱重傳感器的4～20mA信號直接引入QUANTUM的模擬量輸入模塊，因此，程序中作了校零、實物校驗、零點鑒別、斜率修正等程序，相應(yīng)的在上位機上的畫面中也有每一個秤的校秤畫面，校秤時，畫面和現(xiàn)場配合完成。正常生產(chǎn)時，有時需要修改程序、系統(tǒng)升級改造以及一些意外的情況，要求PLC停止、重新下裝程序，這樣校稱畫面的一些設(shè)定值和計算值會丟失，使皮帶稱不能正常工作。這時，計量技術(shù)人員不得不重新進行人工校秤，配料系統(tǒng)共28個皮帶秤，校秤操作手續(xù)煩瑣，如果每次PLC斷電都要重新校秤，那么勢必會增加停機時間，影響生產(chǎn)的正常進行。實際生產(chǎn)中，可以將最新的每一個校秤畫面拷屏、保存下來，當(dāng)不得不停機時，不用重新校秤，直接在畫面“手動置零”處，參照以前的保存文件輸入校零值，在斜率輸入框內(nèi)輸入每一個秤的斜率即可，只需幾分鐘的時間。因此在編制程序時，要充分考慮各種情況的發(fā)生，充分完善程序的功能。

五、配料系統(tǒng)軟件配置和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建

　　1 軟件配置：

　　Quantum PLC系統(tǒng)采用的編程軟件是Concept 2.5,采用功能塊的編程方式，Concept軟件有32位模擬器，可以在線仿真。

　　服務(wù)器和上位監(jiān)控軟件采用施奈德電氣Monitor Pro7.2，MP7.2采用ModBus TCP/IP通訊協(xié)議將各PLC系統(tǒng)連接起來，從現(xiàn)場設(shè)備采集數(shù)據(jù)，再從上位上顯示出來，或從上位寫數(shù)據(jù)到PLC上，有著可靠性、標(biāo)準(zhǔn)性、集成性、實用性和高效性的特點。

　　2、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與通訊：

　　該系統(tǒng)由3層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：以太網(wǎng)、MB+網(wǎng)、遠(yuǎn)程I\O網(wǎng)。

　　l 以太網(wǎng)：

　　PLC主機通過140 NOE 771 10模塊接到交換機上，交換機通過單模光纖與其他交換機連接成光纖環(huán)網(wǎng)，上位機也通過以太網(wǎng)接到交換機上。

　　l MB+網(wǎng)：

　　由于整個燒結(jié)系統(tǒng)的各PLC分布廣，距離遠(yuǎn)，要通過MB+網(wǎng)絡(luò)連接起來，Modbus Plus可組態(tài)64個節(jié)點，節(jié)點的組態(tài)可通過Concept 軟件的PeerCop來實現(xiàn)，每個組態(tài)的PeerCop指定一個寄存器，該寄存器長度為16位數(shù)字量，這種數(shù)據(jù)傳輸形式特別適合PLC之間傳輸狀態(tài)信息以及Modbus Plus網(wǎng)絡(luò)上分布式節(jié)點之間的通信。

　　l RIO網(wǎng)：

　　RIO網(wǎng)是一個高速（1.544Mb/s）局域網(wǎng)絡(luò)，傳輸介質(zhì)采用同軸電纜，在本系統(tǒng)中采用介質(zhì)冗余的方式。當(dāng)一個通道有通訊故障時，系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)到另一個通道，確保了PLC與遠(yuǎn)程I/O之間數(shù)據(jù)采集與控制的正常進行。

六、小結(jié)

　　在配料儀表系統(tǒng)的程序中，既有一級模型的計算，也有各種控制方式變換、各料倉物料的機動變化，因此該程序的編制和調(diào)試工作十分復(fù)雜，在維護工作中，也要充分熟悉、消化吸收程序的控制思想，才能在遇到故障和系統(tǒng)改造時，更加機動靈活、及時地解決問題，盡量減少停機時間。總之，該系統(tǒng)投運以來，運行良好，降低了操作故障率和工人的勞動強度，提高了勞動生產(chǎn)率。