混勻配料自動控制系統的開發與應用

劉兆潔

（山信軟件股份有限公司 萊蕪自動化分公司，山東 萊蕪271104）

信息化建設

混勻配料自動控制系統的開發與應用

劉兆潔

（山信軟件股份有限公司 萊蕪自動化分公司，山東 萊蕪271104）

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠混勻配料采用QUANTUM PLC對整個控制系統進行控制，編程軟件采用CONCEPT 2.6，畫面監控軟件選用IFI4.0，通訊采用了以太網技術和MODBUS通訊協議，開發了混勻配料自動控制系統，可實現數據采集、語音報警、皮帶啟動的預警、各種歷史趨勢的記錄，可隨時進行配比設定、流量設定、頻率設定的切換及生產過程的邏輯控制等功能。該系統應用后，實現混勻配料的自動控制，現場實時監控，減輕工人勞動強度，提高配料精度，穩定燒結礦的質量。

混勻配料；PLC；自動控制；實時監控

1 前言

山鋼股份萊蕪分公司煉鐵廠原來的混勻配料系統采用儀表控制由操作人員手動操作配料圓盤下料，需要根據生產情況，計算出各個配料的配比，再根據配比計算出下料量，對各臺設備分別設定下料。計算操作時間長，并且易出差錯，影響生產順行。為此，開發應用混勻配料自動控制系統，以提高配料精度，保證生產穩定。

2 控制系統組成

2.1 硬件系統

根據配料工藝要求，該系統采用QUANTUM PLC對整個控制系統進行控制。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。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。

2.2 軟件組成

畫面監控軟件選用IFI4.0，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 4.0可以對混勻配料工藝進行監控和遠程操作。

2.3 PLC的通訊網絡

通訊網絡采用了以太網技術，MODBUS通訊協議。以太網具有價格低廉、穩定可靠、通訊速率高、軟硬件產品豐富、應用廣泛以及技術成熟等優點。ModBus網絡是一個工業通信系統，是應用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協議，控制器相互之間、控制器經由以太網和其他設備之間實現通信。

3 控制系統設計與實現

根據現場工藝要求，上位機采用IFIX4.0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，可隨時進行配比設定、流量設定、頻率設定的切換及生產過程的邏輯控制等功能。

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（見圖1）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PID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。

圖1 操作主畫面

3.2 配比、流量、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，PLC給定系統出現故障時切換到儀表輸出，可保證生產的連續性。在PLC輸出時通過配比給定、流量給定和頻率給定3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，減輕了操作人員工作量，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，在很短的時間內即可高精度的對各分秤進行校驗。

3.3 語音報警

當出現卡料、懸料等故障時，根據皮帶秤與圓盤給料機的運行狀態可以判斷系統是否正在運行。如果顯示低于報警設定值，則可判斷這個倉已經斷料，并且通過iFix的調度功能及時播放語音文件對操作人員發出警告。當問題解決后報警自動解除，也可手動解除。此報警會自動生成并存儲在報警日志中，報警日志每天可以生成一個文件，查詢報警信息時只需將當天的報警文件調出即可，此文件也可以用記事本的格式打開，便于復制報警信息以便進行打印。

3.4 皮帶啟動預警

由于啟動皮帶時必須保證皮帶周圍無人靠近，增加了皮帶啟動預警功能以后，操作人員只需確認現場有沒有正在工作的人員即可開啟皮帶，皮帶開啟前會響鈴5 s，給站在皮帶附近的人員足夠的遠離時間，避免因皮帶啟動而造成的安全事故。皮帶啟動后停止響鈴，當皮帶在鈴聲響起5 s后未運行或皮帶已運行但運行信號出現故障時，鈴聲不會停止，會繼續響鈴25 s，及時提醒操作人員有運行的故障出現，需要迅速協調處理，保證生產系統正常運行。

3.5 歷史趨勢記錄

生產過程中皮帶秤的數據至關重要，以前的配料情況需經常查詢，根據制作皮帶秤流量歷史趨勢與各分倉料位的歷史趨勢，可將每條皮帶的給定流量與實際流量做到同一個歷史趨勢的畫面中，根據兩種曲線的變化率來查看自動調節的穩定性和料流的實際變化，并根據波動的大小調整PID參數，使自動調節更加穩定的運行。

3.6 生產過程的邏輯控制

設備的聯鎖功能至關重要，聯鎖啟動與聯鎖停止實現了料頭料尾的對齊。在配料過程中，如果系統處于聯鎖狀態時，為了保證配料的精度，任何一條皮帶停止運行，其余的皮帶也將同時停止運行，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。

3.7 單位切換及累積量

由于常用流量的單位有t/h和kg/m，不同的操作人員的習慣也不同，故根據各皮帶的運行速度計算出kg/m的計量方式，操作人員可以在畫面上操作更改流量的單位，程序中也將自動按照當前的單位設定計算出相應的流量值。增加的本班累積、上班累積和總累計可以讓操作人員隨時看到目前的配料總量情況，更方便于計量每個階段的配料量，省去了操作人員繁雜的計算過程。

4 結語

混勻配料自動控制系統應用后，生產運行穩定，操作方便可靠，控制效果良好，數據較為準確，報警指示精確，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。控制系統能直接應用于現場，避免了因小故障而引起整條生產線的停機，最大程度避免人為的不確定因素，保證了現場生產的穩定運行，降低停機時間15 h/a，為企業多生產優質燒結礦7200 t/a。配料系統實現自動化，生產效率和配料精度得到不斷提高，確保了生產線年產高品質燒結礦360萬t，年增創直接經濟效益68.65萬元。

Development and Application of Blending Ingredients Automatic Control System

LIU Zhaojie
（Laiwu Automation Branch of Shanxin Software Co.,Ltd.,Laiwu 271104,China）

The automatic control system of blending ingredients was developed in the Section Steel Ironmaking Plant of Laiwu Branch of Shandong Iron and Steel Co.,Ltd.The QUANTUM PLC was used to control the whole control system for blending ingredients.The IFI4.0 was used for Screenmonitoring software.The Ethernet technology and MODBUS communication protocol were adopts in communication.It can realize data acquisition,voice alarm,belt start early warning,the record of historical trends,may switch set ratio,flow setting and frequency setting on time and the logic control of production process and other functions.After the application of the system,the automatic control of blending ingredients is realized,real-timemonitoring on the spot,the labor intensity of the workers was reduced,the precision of the ingredients and stabilizing the quality of the sinter were improved.

blending ingredients;PLC;automatic control;real-timemonitoring

TP273

B

1004-4620（2017）04-0056-02

2017-03-13

劉兆潔，女，1984年生，2005年畢業于兗州礦區職工大學計算機應用專業。現為山信軟件股份有限公司萊蕪自動化分公司工程師，從事工業自動控制系統的研發與系統維護工作。