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1前言

配料系統(tǒng)主要功能就是將鐵料、精礦、生石灰、白云石和一定數(shù)量的返礦按照一定的比例均衡地混配在一起,形成一種成分均一的物料。電子皮帶秤（主要包括計量皮帶秤、配料秤、螺旋秤）以其固有的特性被廣泛應(yīng)用于配料系統(tǒng)中，目前張鋼新區(qū)180m2燒結(jié)配料系統(tǒng)就應(yīng)用了配料秤和螺旋秤。隨著燒結(jié)工藝系統(tǒng)自動化程度的提高，對配料系統(tǒng)精確性和快速性的要求也越來越高，完善燒結(jié)配料系統(tǒng)對提高燒結(jié)礦的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)至關(guān)重要。因此，必須采取措施提高燒結(jié)配料的自動化控制精度。
2電子皮帶秤的結(jié)構(gòu)
2.1配料秤的組成
1）    秤架。對整機(jī)型配料秤而言，秤架實際上是一條小型皮帶機(jī)，擔(dān)負(fù)將物料從料倉中拖出并輸送的目的。在物料通過稱量段時，由秤框及傳感器對物料重量進(jìn)行檢測，從而在連續(xù)輸送物料的同時完成稱量，當(dāng)改變調(diào)速電機(jī)轉(zhuǎn)速時即可調(diào)節(jié)物料量的大小。
2）    重力傳感器。當(dāng)物料通過稱量段時，由秤框傳遞物料重量到重力傳感器,重力傳感器將重量轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的毫伏電壓信號送出。重力傳感器采用電阻應(yīng)變式，當(dāng)傳感器受力后,貼在傳感器壁上的電阻應(yīng)變片發(fā)生相應(yīng)變形,阻值亦隨之改變，電阻應(yīng)變片連接成橋式,當(dāng)橋臂阻值發(fā)生變化時,即可輸出相應(yīng)的電信號。
3）    速度傳感器。要完成稱重，必須測出皮帶的速度。速度傳感器安裝于下皮帶的上表面，利用自重壓力使磨擦輪與皮帶接觸，當(dāng)皮帶移動時磨擦輪同時轉(zhuǎn)動，同時速度傳感器發(fā)生同步脈沖信號。
4）    控制、顯示。完成這一功能的模塊為SA-500稱重控制器，接受信號放大器送來的稱重信號和速度信號，經(jīng)運(yùn)算處理得到此時物料的累計重量和瞬時流量，并根據(jù)設(shè)定流量值與現(xiàn)流量值差距發(fā)出PID控制信號,控制給料設(shè)備達(dá)到要求流量。
5）    調(diào)速裝置。用于在PID信號控制下驅(qū)動調(diào)節(jié)設(shè)備電機(jī)。常用的有滑差電機(jī)控制器和變頻調(diào)速器。
2.2螺旋秤組成
某些粉狀物料（如水泥、石灰粉等）不宜用配料秤稱重，可采用螺旋秤。由于其結(jié)構(gòu)特點限制，稱重精度比皮帶秤要低。
1）    秤體。秤體由螺旋給料筒、驅(qū)動電機(jī)及支點組成。支點位置應(yīng)處于給料口中心位置，在無料時螺旋筒與驅(qū)動電機(jī)在支點兩側(cè)重量基本相等，當(dāng)運(yùn)料時,物料由入口進(jìn)入向出口運(yùn)行，對傳感器的壓力逐步增大。整個秤體是懸臂秤的結(jié)構(gòu)。
2）    稱重傳感器。將感受到的重力轉(zhuǎn)換為電信號輸出，與配料秤中傳感器作用相同。由于螺旋秤體較重,傳感器量程又不太大，故應(yīng)注意螺旋給料筒與驅(qū)動電機(jī)的重量平衡，必要時加配重進(jìn)行調(diào)整。稱重與皮帶秤相同，但無測速信號。認(rèn)為速度是恒定的，由電源頻率決定。
3）    計算、顯示、控制及調(diào)整裝置。作用與配料秤相同，但調(diào)速對象是給料電機(jī)。
4）    軟連接。用于連接秤體與給料設(shè)備,既可防止物料外泄，又可使秤體與給料設(shè)備之間的連接不影響稱重。常用材料為化纖、橡皮等。
3皮帶秤的校秤
在生產(chǎn)前或生產(chǎn)一定時間后，需要對皮帶秤進(jìn)行校驗，以保證其使用精度，滿足生產(chǎn)需要。秤的校驗方法很多，張鋼采用的是鏈碼校驗與實物校驗相結(jié)合的方法。實物校驗是用已知質(zhì)量的實物復(fù)現(xiàn)配料秤的實際工作過程，此方法標(biāo)定效果準(zhǔn)確、誤差小,但費時費力。鏈碼校驗是模擬實物的一種形式,簡單省力，但精度與實物校驗相比偏低。
1）    實物校驗。用鏈碼標(biāo)定累計流量且在允許的誤差范圍內(nèi)，實際使用后認(rèn)為實物與鏈碼標(biāo)定還有一定差距時，可采用實物校驗。張鋼采用的是拋盤,皮帶勻速運(yùn)行時,物料落在皮帶單位長度上的質(zhì)量是一定的,只要把單位長度上的物料質(zhì)量測量出來,就可以得到任意物料的質(zhì)量。即只要用單位長度上的物料質(zhì)量乘以皮帶運(yùn)行長度即可得到物料的質(zhì)量。為了使拋盤數(shù)據(jù)更接近真實值，在一次拋盤時,一般連續(xù)拋6~10盤。
2）    鏈碼校驗。校秤步驟:①校秤前準(zhǔn)備。檢查皮帶,保證無粘料;觀察重力傳感器與秤框接觸是否良好;檢查稱重托滾是否高于承重托滾2~3mm;檢査要校驗秤的皮帶是否有跑偏現(xiàn)象。②皮帶去皮值操作。③校皮帶料重操作。把一定重量的鏈碼放在配料皮帶上，一端固定好，開啟皮帶,保證鏈碼不跑偏。觀察顯示儀表上皮帶料重顯示是否為鏈碼重量,若不是,修改標(biāo)定系數(shù)使儀表重量顯示為鏈碼重量。④流量標(biāo)定。當(dāng)標(biāo)定結(jié)束后，看實際重量與顯示重量的差值是否在誤差范圍內(nèi)，若不在內(nèi),需修改流量標(biāo)定系數(shù)，反復(fù)幾次，直到在誤差范圍之內(nèi)。
4皮帶秤配料的PID調(diào)節(jié)控制
PID控制即為比例、積分、微分控制，又稱PID調(diào)節(jié),PID控制器的參數(shù)整定是控制系統(tǒng)設(shè)計的核心內(nèi)容。其目的是減少和消除系統(tǒng)誤差，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，通過調(diào)整比例、積分、微分系數(shù)使輸出信號趨于設(shè)定值。
4.1單PID控制
1）    當(dāng)物料經(jīng)過稱重傳感器時，產(chǎn)生一個正比于皮帶載荷的電壓信號,此信號經(jīng)數(shù)字顯示儀表處理后與配料給定值進(jìn)行比較,經(jīng)調(diào)解計算改變變頻器的輸出值，控制圓盤給料機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制圓盤下料量。配料秤控制基本數(shù)學(xué)模型十分復(fù)雜，常用的有經(jīng)典式的增量式控制模型，張鋼采用的是智能算法。故而不會產(chǎn)生振蕩過沖,并且調(diào)節(jié)速度很快。
2）    調(diào)速裝置與偏差的關(guān)系。配料給定值與實時流量相等，達(dá)到最佳動態(tài)平衡狀態(tài);配料給定值大于實時流量，調(diào)速裝置調(diào)速增加，流量增加;配料給定值小于實時流量，調(diào)速裝置調(diào)速減小，流量減小。為了減少變頻器頻率變化，設(shè)定1個死區(qū)，即-2%°v7v2%。,變頻器頻率不變化，電機(jī)調(diào)速不變,此時認(rèn)為到了最佳動態(tài)給料平衡狀態(tài)。
3）    PID控制調(diào)節(jié)與配料的關(guān)系。為了使皮帶開啟或運(yùn)行中不出現(xiàn)大的波動，采取了如下措施:皮帶開啟過程，當(dāng)手動切換到自動運(yùn)行時，在手動轉(zhuǎn)換時間內(nèi)，PID電流恒定輸出，給料穩(wěn)定。手動時間過后,儀表進(jìn)入自動控制給料，使幾種物料的流量和階段累計量均保持在設(shè)定范圍內(nèi)。根據(jù)設(shè)定值的大小，計算手動PID輸出電流的大小，根據(jù)不同的料種來確定手動持續(xù)時間大小，原則不超過10so
4）    自動控制處理。在上位機(jī)上觀察配料秤流量的歷史曲線，分析流量在該時間段的波動情況，如果曲線變化較小，說明配料較好;反之,說明配料波動大。逐步減小PID調(diào)節(jié)系數(shù)值，觀察其歷史曲線，直至曲線變化較小為止。如果改小調(diào)節(jié)系數(shù)不起作用，如在冬季，應(yīng)采用在料倉旁生火的措施。如果出現(xiàn)配料不夠，應(yīng)檢查料口或料門開度是否太小，料倉本身下料是否及時。
5）    通訊。張鋼采用的通訊方式是現(xiàn)場總線Modbus方式,主控中心通過PLC與儀表實時交換數(shù)據(jù),系統(tǒng)的參數(shù)可通過上位機(jī)進(jìn)行設(shè)定和監(jiān)控，操作方便，控制可靠,整個系統(tǒng)實現(xiàn)了高度自動化，形成了既相對獨立又相互聯(lián)系的閉環(huán)控制系統(tǒng)。采用總線方式傳輸,距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)。
4.2雙PID控制
單PID控制配料皮帶秤是配料皮帶秤的主要形式。雙PID控制配料秤在改善系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高系統(tǒng)精度方面較單皮帶秤效果好。對于系統(tǒng)要求不是太高,一般使用單路PID調(diào)節(jié)；對系統(tǒng)要求高的可使用雙路PID調(diào)節(jié)，一路PID控制料層的厚度（調(diào)給料機(jī)的速度），另一路PID控制皮帶速度，控制流量微小變化，而料層厚度值是通過主控中心配料值計算出來的（即稱為定值2）,把配料設(shè)定值稱為定值1。在使用中，對不同的皮帶走料設(shè)定不同的皮帶運(yùn)行控制頻率，以滿足配料要求。
5應(yīng)用效果
配料系統(tǒng)自2009年12月投入運(yùn)行以來,工作狀況良好，秤架和現(xiàn)場稱重傳感器性能穩(wěn)定，經(jīng)標(biāo)定（鏈碼標(biāo)定或?qū)嵨飿?biāo)定）測試,該燒結(jié)配料自動控制系統(tǒng)控制計量準(zhǔn)確,各圓盤料量調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快,控制精度達(dá)到了預(yù)期的要求。該配料系統(tǒng)的投運(yùn)，減輕了崗位的勞動強(qiáng)度，簡化了作業(yè)程序，提高了生產(chǎn)效率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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