螺旋給料機控制方案設計

韓建霞

摘 要：水泥生料配料控制是整個水泥生產過程中比較重要的環節。其中，給料設備控制精確對于生產優質水泥可以取得事半功倍的效果。本文分析了水泥生料配料系統中給料設備-螺旋給料機的控制方案。

關鍵詞：生料配料；螺旋給料機；控制

普通水泥是以石灰石、粘土、鐵粉和煤粉等做原料，經干燥破碎、生料配料、混合碾磨、爐燒冷卻、磨細等工藝過程而制成。生料配料是水泥生產的重要環節，配料的好壞直接影響水泥的產量和質量，采用先進的微機生料配料控制系統是確保配料方案實施和提高水泥產品質量的有效途徑。其中，給料機的控制是生料配料控制系統最重要的組成模塊之一。

一、螺旋給料機控制模塊設計

水泥生料配料的工藝過程是，若干個原料庫的石灰石、粘土、鐵粉和其他原料，按照一定的比例分別通過相應的給料設備，將原料輸送給計量秤，計量后送入生料磨，經生料磨粉磨成生料，出磨混合料進入選粉機，選出的細粉進入水泥生產后續操作，粗粉回到生料磨繼續粉磨。

生料配料系統常用給料設備之一是螺旋給料機。螺旋給料機適用于粘土、鐵粉、煤粉等物料的給料，它運行平穩，給料均勻，噪音低，安裝調試方便，控制簡單，可由變頻器控制實現變速給料。螺旋給料機的螺旋為變螺距、變直徑，并在出口處加破碎刀，能夠保證物料均勻地加入料斗。

隨著電力電子技術、微電子技術及現代控制理論的發展，變頻器已經廣泛地應用于交流電動機的速度控制，為了實現對各種配料的精確控制，以下控制電路選用三菱生產的FR—A540—0.75KW型變頻器控制螺旋給料機的電機轉速。

變頻器調速接口電路如圖1所示。采用光電隔離開關量控制變頻器的啟動停止，采用模擬電壓信號設定變頻器的頻率，單片機通過改變模擬電壓信號的大小調整變頻器輸出頻率的大小，改變螺旋輸送機驅動電機的轉速，從而達到調整給料量的目的。

變頻器的電壓頻率設定信號是由D/A轉換器DAC0832和運算放大器組成的電路產生。DAC0832工作于單緩沖方式，并且以電流形式單極性輸出轉換結果，采用由運算放大器組成的I/V轉換電路將DAC0832輸出的電流轉換成電壓，然后將該電壓送到變頻器的頻率設定信號（模擬）輸入端。

對于單極性輸出電路，輸出電壓的表達式為：

式中D為十進制的輸入數字。因為轉換結果接運算放大器的反相端，所以式中有一負號。

若=-5V，當D=0～255（00H～FFH）時，有=0～4.98V。

通過調整運算放大器的調零電位器，可以對D/A芯片進行零點補償。

變頻器的啟動信號由82C55的PA7端控制。為了有效地抑制變頻器干擾信號進入單片機控制系統，采用光耦器TILl17將PA7控制端和變頻器開啟控制端STF光電隔離。當82C55的PAT輸出為0時，光耦TILll7通，進而變頻器啟動信號接通，變頻器控制的螺旋給料機開始給料；當82C55的PA7輸出為l時，光耦TILll7關斷，進而變頻器啟動信號也關斷，螺旋給料機停止給料。在螺旋給料機運轉時，通過改變輸入DAC0832的數字量的大小來調節變頻器頻率設定電壓的大小，可以改變給料速度，實現快慢給料。

二、螺旋給料機控制程序

設物料給定重量為S，當落下物料的實測重量小于90%時，使螺旋給料機快速給料；當實測重量大于90%時，使螺旋給料機慢速給料，以免產生超調。當實測重量等于Wg-g時，停止給料。其控制算法可用式（1-1）表示。

（1-1）

式中：---兩步給料輸出；--采集數據；--快速給料；--慢速給料；---終止給料提前量

兩步給料的給料速率可由下式表示

（1-2）

式中：——給定重量值Wg與動態實測值Wd之差（動態誤差）；

—兩步給料切換界限，其值可設為10%Wg；—慢速給料速率；—快速給料速率；

、的具體數值根據實際情況，通過選擇電磁振動給料機速度控制器的兩個速率設定值來實現，這樣可增強系統的靈活性。

螺旋給料機控制程序負責螺旋給料機給料時的稱重配料控制。由于螺旋給料機的運行完全由變頻器進行控制，并且配料時需要從稱重測量模塊獲取原料重量信息，進而精確控制稱量過程，所以程序中要調用變頻器控制程序、配料算法子程序，并對A/D中斷進行處理。

根據生料配料算法編制算法子程序，運行程序產生放料標志位，當初始值為0，表示快速給料；放料標志位置為1，轉入慢速給料。

變頻器控制程序完成螺旋給料機的變速控制。快速放料參數的值通常是固定的，慢速放料參數的初始值是固定的，它們可以存放在X5045的E2PROM中。

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（作者單位：內蒙古化工職業學院）