智能混勻配料自動控制系統研究與應用

葛慧

[摘要]萊鋼股份煉鐵廠原料場混勻配料系統主要通過Quantum PLC完成混勻配料系統皮帶秤流量，料倉料位等信號數據采集、語音報警，皮帶啟動的預警，各種歷史趨勢的記錄，料頭料尾對齊，可隨時進行配比設定、流量設定、頻率設定的切換，空倉自動換倉功能，手自動無擾動切換及生產過程的邏輯控制等功能，從而實現自動配料。該系統運行穩定，提高了原料場混勻配料的精確度，為今后燒結生產的穩定、順產、優質提供可靠的保障，產生巨大的經濟效益。

[關鍵詞]混勻配料；PLC；自動配料；自控系統

[中圖分類號][C94] [文獻標識碼]A [文章編號]1672-5158（2013）06-0187-01

1、概述

隨著高爐生產節奏加快，對燒結原料要求越來越高，原料混勻配料作為燒結生產源頭的重要環節，直接影響后續工序正常進行?，F有的原料配料系統基本由操作人員手動操作配料圓盤下料，工人勞動強度大，配料精度低。因此，智能混勻配料系統的研發對燒結的順利生產有著重大的作用。

利用拉姆齊皮帶秤與Quantum PLC實現原料場混勻配料系統中的稱量與自動控制功能。實踐證明，該拉姆齊皮帶秤稱量系統性能穩定，計量精度高，減少了現場設備的故障率。采用Quantum PLC自動控制系統，具有高可靠性，較低的故障率和智能的自診斷功能減輕了維護人員的維護難度，高端的控制系統減輕了操作人員的工作量，能直接應用于現場，保證了現場生產的順利進行，避免了由一點小故障而引起整條生產線的停機，同時保證了現場操作人員的人身安全，避免了安全事故的發生，具有很好的推廣價值。

2、控制系統研究

2.1 控制系統組成

根據配料工藝要求，該系統采用QUANTUM PLC計算機系統對整個控制系統進行控制。針對工藝的復雜性，本著先進，可靠的原則，進行各種方案對比，決定下位機采用QUANTUM PLC自動化平臺。編程軟件采用CONCEPT 2.6，這是基于WINDOWS 2000的編程工具，為編程控制系統提供了專門的多語言開發環境。CONCEPT提供具有生成標準導出功能塊或DFB庫能力的編輯器，它們能夠在應用程序內重復調用。這些DFB塊能夠寫入梯形圖，功能塊圖，結構式文本或指令表語言中。系統運用CONCEPT編程軟件XCPLC系統組態編程，可以進行復雜的儀控控制，又可以進行常規的電氣控制，編程簡單靈活，可以根據復雜的現場情況制定多種方案，使控制更安全，更流暢。

畫面監控軟件選用成熟的IFIX3.5監控軟件，該軟件界面豐富，畫面生動，操作簡單，能夠動態顯示工藝過程參數，并可設置重要參數的歷史趨勢、實時趨勢、報警等。便于操作員操作和維護。通過IFIX 3.5可以對混勻配料工藝進行監控和遠程操作。

2.2 系統控制功能

根據現場工藝要求，上位機采用IFIX3.5監控軟件實現對流量，料位的實時數據采集，通過畫面上的數值給定與操作按鈕與PLC程序進行數據交換實現語音報警、皮帶啟動的預警、各種歷史趨勢的記錄、料頭料尾對齊、可隨時進行配比設定、流量設定、頻率設定的切換，空倉自動換倉功能，手自動無擾動切換及生產過程的邏輯控制等功能（圖2）。

3、控制技術方案實現

3.1 皮帶秤流量與料倉料位的數據采集

利用PLC中的模擬量輸入模板對現場的數據進行實時采集。根據各個皮帶秤流量的不同量程計算出實際數值，并對換算出來的數值進行取平均值的計算，將流量的波動降至最低，便于將數值應用與P1D的回路調節，保證調節的穩定性。料位的顯示采取現場一路，主控室一路的顯示方式，便于兩方面對料倉的料位進行實時監控，保證料位低時現場人員采取加料措施，防止斷料的情況發生。

3.2 配比設定、流量設定、頻率設定的切換

利用PLC輸出與儀表給定兩種方式控制給料圓盤的頻率。可以再PLC給定系統出現故障時切換到儀表輸出，保證了生產的連續性。在PLC輸出時通過配比給定、流量給定和頻率給定三種方式對現場圓盤變頻器進行控制。操作人員在操作畫面上選擇配比給定時，只需輸入配料的總流量和各分秤的配比率，即可自動計算出每臺秤的下料量，并根據此下料量進行跟蹤調節。此方法減輕了操作人員根據配比來計算各分稱流量的工作，并且計算精確。流量給定是通過畫面上的流量給定區域對各分秤進行流量的控制，在對每個秤進行PID參數整定時需要用此種給定方式。頻率給定則是給現場圓盤的變頻器固定輸出頻率，在進行實物校秤時需要用此種給定方式。在給定頻率的情況下，每個皮帶秤的下料量與總皮帶秤的稱量值進行比較，根據差值校正皮帶秤的流量，這種方法既直觀又方便，而且精度很高，免除了校秤人員搬運砝碼的工作量，節省了時間，在很短的時間內即可高精度的對各分秤進行校驗。

3.3 生產過程的邏輯控制

實際生產中，每個設備的聯鎖功能至關重要，聯鎖啟動與聯鎖停止給操作人員提供了很大的方便，也實現了料頭料尾的對齊。當出現故障時，故障停機系統就會發揮其作用。當配料過程中，如果系統狀態處于聯鎖狀態時，任何一條皮帶秤停止運行，為了保證配料的精度，其余的皮帶秤也將同時停止運行，待解決故障后由操作人員重新啟動系統。若設備故障很難短時間排除，為了保證生產，操作人員只需將該設備的狀態轉換為“未選”，則此設備不影響系統的聯動，其配比也將不計算。在非聯動的狀態下，每一臺設備都可以單獨控制，有利于設備的單獨調試。每一條皮帶秤均具有跑偏保護功能，當打開跑偏保護功能后，檢測出皮帶跑偏時，立即停止皮帶，防止事故發生。

4、結束語

該系統運行穩定，控制效果良好，數據較為準確，報警指示正確，操作方便可靠滿足生產工藝要求。減少了故障率，降低了現場操作人員的勞動強度，改善了現場人員的工作環境，提高了勞動效率，滿足了生產工藝要求。

參考文獻

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