配料電氣系統自動化改造

鞠軍修

（山東鋼鐵股份有限公司，山東濟南，250101）

?

配料電氣系統自動化改造

鞠軍修

（山東鋼鐵股份有限公司，山東濟南，250101）

摘要：分析燒結機配料系統存在的問題，通過采用先進的PLC控制技術對自控系統升級改造，達到了對燒結機配料系統精度和穩定性。

關鍵詞：燒結機；PLC；自控系統

0　前言

配料系統是整個燒結工藝生產的源頭，它擔負著燒結機的混合料供應任務，如果配料系統遇到問題，那么燒結生產都要被迫停止，且配料系統的配料也要準確無誤。由于燒結原料的種類多，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生產的要求隨時變化，在生產過程中，物料的黏度、比重、粒度及環境的溫度、濕度的變化，也會嚴重影響下料的精度，因此，配料系統對于提高燒結礦的質量至關重要。

1　存在的問題分析

對于高爐生產的穩定順行，燒結礦成分穩定在煉鐵工藝中起著非常重要的作用，其配比的準確性直接關系到燒結礦和煉鐵的質量。在傳統的燒結配料生產線上，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、調節不及時， 而且準確性差。

由于皮帶秤二次儀表經常出現故障等原因，此前自控系統一直沒有正常運行。配料控制實際上是由PLC與變頻器共同完成的，PLC控制電機的開停，變頻器通過調節電阻對電機進行調速控制，從而控制下料量的大小。變頻器的調速電阻安裝在機旁操作箱上，而變頻器與PLC均安裝在控制室內，操作工只能在現場手動調節調速電機電阻來進行配料，這給操作工的配料工作帶來很大的困難，同時也影響配料的精度。所以對燒結配料控制系統進行改造勢在必行。

2　系統升級改造

自控系統的硬件組成包括工控機、高增益A／D轉換板、計數板、D／A轉換板、開關量輸入輸出板及PLC、變頻器。

控制系統的原理圖示于圖1。其中工控機主要對信號進行實時處理、數據顯示、趨勢分析、歷史數據貯存、配比計算及配料自動控制，并具有校秤、故障報警等功能，；可編程序控制器PLC控制所有設備的開停；變頻器控制電機的轉速，實現變頻調速，控制配料量。控制系統原理如圖1：

1）工控機對信號的處理

（1）信號采集

信號有稱重傳感器測到的信號和速度傳感器測得的信號。前者為電壓信號(mV)，采樣放大后，變為0～5V標準信號，經A／D轉換后，作為重量信號輸入計算機；后者為脈沖信號，經光電隔離，整形濾波后變為標準信號，經PCL計數、數字濾波后作為速度信號輸入計算機。

（2）信號處理

計算機將采集到的重量信號與速度信號進行積分運算后，得出實際流量。實際流量與設定流量進行比較，得出偏差，自尋優選用PID控制、位式控制后，輸出一電流信號。

（3）信號輸出

計算機將電流信號輸出到PCL，經數模轉換后輸入變頻器內，控制變額器輸出信號的大小，即控制相應配料原料的下料量。此時，變頻器的調速不由調速電阻來決定，而由輸入電流的大小來決定，變頻器的調速方式由變頻器的功能設定開關來決定。

改造后的燒結機配料自動控制系統采用PLC控制技術，其核心控制是“配料秤-二次儀表-PLC-變頻器”形成閉環控制，通過變頻器調節寬帶給料機、螺旋給料機來調節料流量，以達到設定的配比，完成配料功能。在引入計算機控制以后，提高了控制速度和配比的準確性，減輕了工人勞動強度，穩定了燒結礦的化學成分。在燒結配料生產線上，變頻器控制圓盤的轉速，從而調節下料速度，原料經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。圓盤下料量由稱重傳

感器測量，通過信號為4～20mA反饋，經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，形成閉環控制，從而使下料量精確。

變頻器和PLC的通信方式是影響配料精度和穩定性的制約環節。在配料自動控制系統中采用了數字通信技術，實現了變頻器的網絡控制，取得了良好效果。自動控制水平該系統采用低成本自動化改造，在改造設計中選用國內先進智能型稱重控制儀表，淘汰了比較落后的老式國產二次儀表，通過與改造后的 PLC進行直接數據交換，完成數據采集與PLC指令下達，系統硬件先進合理。應用軟件設計獨特。數據采集模型與控制功能模塊化優化組合，系統邏輯控制、順序控制、聯鎖控制、單機回路控制和系統主程序控制聯網，并連鎖了配料系統設備與人身安全措施，人機界面，信息共享，其自動控制技術的全面性和先進性達到國內先進水平。

3　改造后效果分析

燒結機配料控制系統電子配料皮帶秤型號統一、規格明晰、結構緊湊、外觀新穎、性能優越、安裝省時、維修簡捷、操作方便。投運使用半年來的實踐證明，系統稱量準確，配料控制效果好，單機稱量準確度由改造前的±2.0%提高到±0.5%，系統配料累計控制誤差由改造前的4.5%減少到1.0%以內，改造后的燒結配料系統與國內外同類裝備相比（如秤體結構、系統控制、功能特點、維護操作、技術指標、性能價格比等）達到了國內外先進水平。

技術經濟指標根據改造前后車間有關生產統計資料和數據分析情況比較： （1）按配料準確度每提高1.0%對燒結礦合格率貢獻0.5%，改造后的2014年生產入爐燒結礦349.34萬噸，配料準確度比改造前的2013年提高了3.0%，則燒結礦產量提高了5.24萬噸；（2）燒結礦堿度穩定率2014年為92.01%，比公司目標計劃提高了2.01%，比改造前的2013年提高了2.27%；（3）燒結礦平均轉鼓強度由改造前的75%提高到改造后的76.13%，同時篩分指數比原來有較大改善，-5mm粒度級含量也明顯降低；（4）燒結礦配料合格率2014年為93.85%，比公司目標計劃提高1.85%，比改造前的2013年提高2.29%。 所以，該系統改造后的2014年燒結生產的技術經濟指標也完全達到了國內同類先進水平，實踐證明，改造是成功的。

Automation of electric system batching

Ju Junxiu
(Shandong Iron & Steel Limited by Share LtdShandong Ji'nan,250101)

Abstract：The analysis of the existing batching system of sintering machine,the upgrading of control system through the use of advanced PLC control technology,to achieve the accuracy and stability of the batching system of sintering machine.

Keywords：sintering machine;PLC;automatic control system