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本文介紹了四川省某集團(tuán)的燒結(jié)配料稱系統(tǒng)的自動(dòng)化改造設(shè)計(jì)。某集團(tuán)煉鐵廠一燒車間配料室有兩個(gè)配料控制系統(tǒng)：一系統(tǒng)和二系統(tǒng)，分別對(duì)應(yīng)1＃、2＃燒結(jié)機(jī)(燒結(jié)面積均為145m2)，每一配料系統(tǒng)由14臺(tái)給料圓盤及熱返礦圓盤組成，采用SCR可控硅供電，他勵(lì)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。眾所周知，燒結(jié)配料工序是燒結(jié)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。攀鋼煉鐵廠在配料自動(dòng)控制方面進(jìn)行過幾次努力，但效果較差，最后又回到人工手動(dòng)配料的原始方法。采用人工配料，增、減物料較為頻繁且每次增減物料后必須用人工拋盤來反復(fù)檢驗(yàn)流量，不僅工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且變料調(diào)整時(shí)間長，引起物料配比較大波動(dòng)；有時(shí)現(xiàn)場電位器由于振動(dòng)電壓發(fā)生偏移，造成物料量變化后人工不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，以至影響配料精度。因此對(duì)配料系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)化改造勢在必行。該廠與攀鋼自動(dòng)化部合作，于1996年在1＃配料系統(tǒng)上采用了Honeywell S9000小型集散系統(tǒng)控制配料，運(yùn)行效果良好。由于1＃、2＃配料系統(tǒng)設(shè)備呈并行布置、由一燒車間統(tǒng)一管理，單個(gè)配料系統(tǒng)采用自動(dòng)配料，對(duì)生產(chǎn)操作及降低勞動(dòng)強(qiáng)度，以及生產(chǎn)效率的提高等作用不能充分發(fā)揮出來，因此根據(jù)該廠1＃、2＃配料系統(tǒng)設(shè)備布置及操作管理要求，更好地發(fā)揮計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能，節(jié)省投資，便于集中管理，該廠與攀鋼自動(dòng)化部于1997年再度合作，將1＃自動(dòng)配料稱系統(tǒng)成果在2＃配料系統(tǒng)上推廣應(yīng)用，且由一臺(tái)監(jiān)控站實(shí)現(xiàn)雙配料系統(tǒng)的監(jiān)控，并通過公司鑒定。

1，配料稱系統(tǒng)組成
整個(gè)系統(tǒng)由一臺(tái)監(jiān)控站、兩臺(tái)9100e型控制器、兩臺(tái)并行I／O擴(kuò)展箱及有關(guān)模塊、電子皮帶配料稱秤架、現(xiàn)場稱重變送器及稱重傳感器、核子秤等組成。

為了檢測圓盤的下料量，在每一圓盤與集料皮帶之間安裝一皮帶電子秤。配料皮帶秤采用南京創(chuàng)豐儀表公司生產(chǎn)的STH-800型電子皮帶秤。該秤在結(jié)構(gòu)上比較合理，秤框架均為鑄鋼件，整體結(jié)構(gòu)好，不易變形；皮帶機(jī)的頭尾輪采用了鼓形輪，皮帶不易跑偏，稱重傳感器選用西班牙進(jìn)口的充氮式全密封傳感器，性能穩(wěn)定；BS-Ⅲ型信號(hào)放大器具有數(shù)字式瞬時(shí)顯示，直觀、線性度好。

監(jiān)控站：采用臺(tái)灣研華IPC610 486／66(8MB內(nèi)存，270MBHD，VISA卡)工業(yè)控制機(jī)，菲利普51cm CRT。

控制器：選用9100e型配料控制器。該控制器由回路處理器模板、邏輯處理器模板、控制器機(jī)架及電源模板組成。

擴(kuò)展箱：I／O擴(kuò)展箱有就地和遠(yuǎn)傳兩類，我們選用就地并行I／O擴(kuò)展箱SE9021，總槽數(shù)為12。

I／O模板：9000系列回路及邏輯控制器的I／O模板皆為標(biāo)準(zhǔn)尺寸，可插于控制器機(jī)架(包括I／O擴(kuò)展箱機(jī)架)的任一槽位。根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)選用下列4種模件：高速模擬量輸入模件621-0022-RC；模擬量輸出模件621-0010-AR；240VAC開關(guān)量輸入模件621-1250R；24VDC開關(guān)量輸出模件621-6550R。

2，系統(tǒng)工作原理
圓盤給料機(jī)的調(diào)速設(shè)備仍利用原有的可控硅直流調(diào)速裝置。

各種原料的流量通過皮帶秤的檢測后，通過現(xiàn)場的放大器將微弱的電壓信號(hào)(0～30mV)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)(4～20mA)，送到控制系統(tǒng)的I／O模塊，這些信號(hào)經(jīng)過9100e控制器的CPU采集及PID處理后得到相應(yīng)的電信號(hào)，用來控制給料圓盤電機(jī)的轉(zhuǎn)速。由此達(dá)到自動(dòng)控制配料的目的。 

由于熱返礦的溫度及現(xiàn)場環(huán)境的限制，不宜采用皮帶電子秤檢測圓盤下料量，故采用核子秤進(jìn)行非接觸式連續(xù)測量，即在原有設(shè)備基礎(chǔ)上，在熱返礦下料口前、下料口后的混-3總料皮帶上分別安裝一臺(tái)核子秤，分別檢測熱返礦下料口前、下料口后的混合物料的重量，并用二者之差來控制熱返礦圓盤給料機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。

2.1，單監(jiān)控站對(duì)雙配料系統(tǒng)的監(jiān)控

在上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控組態(tài)編程，包括邏輯控制、順序控制、連續(xù)控制。1＃、2＃系統(tǒng)的組態(tài)分別下裝到1＃、2?？刂破?，分別對(duì)1＃、2＃系統(tǒng)進(jìn)行過程檢測和控制。兩臺(tái)控制器相互獨(dú)立運(yùn)行各自的系統(tǒng)，互不干擾。因此，根據(jù)Honeywell S9000小型集散系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合我廠設(shè)備布置情況，采用一個(gè)監(jiān)控站實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)自動(dòng)配料系統(tǒng)的監(jiān)控，不僅便于車間統(tǒng)一管理、崗位操作，而且節(jié)省一臺(tái)工控機(jī)、顯示器及購買控制軟件等，因而節(jié)省了投資。

2.2秤架＋主控計(jì)算機(jī)模式

過去攀鋼燒結(jié)配料曾采用DDZ系列組合儀表＋電子配料稱＋調(diào)速控制器等構(gòu)成的單機(jī)控制形式，但由于DDZ系列儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較繁瑣，各通道間相互獨(dú)立、調(diào)試?yán)щy，容易受燒結(jié)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的影響和干擾，因而故障率高，維護(hù)工作量大，難以滿足燒結(jié)配料工藝的要求。近年來，隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)鋼鐵行業(yè)中有許多單位已采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)燒結(jié)配料自動(dòng)控制，其燒結(jié)配料自動(dòng)控制儀表多采用秤架＋二次智能儀表＋主控計(jì)算機(jī)形式，二次智能儀表用作標(biāo)定、校零、計(jì)量、數(shù)據(jù)顯示和現(xiàn)場信號(hào)的處理。由于燒結(jié)配料環(huán)境惡劣，多一個(gè)環(huán)節(jié)就多一個(gè)故障點(diǎn)，而且也不適應(yīng)集中管理，為此，本系統(tǒng)采用的是秤架＋主控計(jì)算機(jī)模式，取消了中間二次智能儀表，將管理、控制、標(biāo)定操作等統(tǒng)一由監(jiān)控站控制實(shí)現(xiàn)，因而可靠性得到提高，設(shè)備故障率低、維護(hù)量少，且改變策略方便。

2.3，控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

由于該配料稱系統(tǒng)采用了秤架＋主控計(jì)算機(jī)的先進(jìn)方案，取消了二次智能儀表，原二次智能配料儀表的各個(gè)功能必須要在主控計(jì)算機(jī)上開發(fā)軟件來實(shí)現(xiàn)，才能達(dá)到自動(dòng)控制配料的目的。

根據(jù)燒結(jié)配料工藝、配料稱量特點(diǎn)和控制要求，結(jié)合Honeywell S9000的軟件性能，我們獨(dú)立編制了完全替代智能二次儀表功能的用戶軟件。用戶程序的開發(fā)，采用梯形圖(Ladder)和連續(xù)控制圖(CCC)以及這兩者相結(jié)合的方法。由于Honeywell S9000小型集散控制系統(tǒng)控制器內(nèi)裝有兩塊獨(dú)立運(yùn)行的32位CPU，分別對(duì)開關(guān)量和模擬量(包括PID回路控制)進(jìn)行處理，兩個(gè)CPU之間又能互相交換數(shù)據(jù)，因此運(yùn)算、控制速度快，功能很強(qiáng)。為了充分發(fā)揮邏輯處理器運(yùn)算速度快、精度高的優(yōu)點(diǎn)，我們將計(jì)量、過程邏輯控制等功能交由邏輯CPU處理；過程調(diào)節(jié)交由回路CPU處理。

本系統(tǒng)通過編程可同時(shí)在兩個(gè)配料系統(tǒng)運(yùn)行下實(shí)現(xiàn)如下功能：雙系統(tǒng)工藝流程、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示；系統(tǒng)控制1?！?4＃圓盤自動(dòng)順序延時(shí)3s啟動(dòng)和停止；實(shí)現(xiàn)1?！?4＃配料圓盤和熱返礦的配料自動(dòng)控制；緩料時(shí)圓盤順序延時(shí)3s停機(jī)，啟動(dòng)及緩料結(jié)束圓盤順序延時(shí)3s啟動(dòng)，事故停機(jī)后啟動(dòng)時(shí)圓盤同時(shí)起動(dòng)；料量超限報(bào)警、電子秤的校零、標(biāo)定、計(jì)量；料量比例控制(包括新料比例控制和總料比例控制)，增減料在計(jì)算機(jī)主工藝流程畫面上進(jìn)行，分單臺(tái)設(shè)定和集中設(shè)定兩種；數(shù)據(jù)報(bào)表打印，啟動(dòng)和停止報(bào)表打??；數(shù)據(jù)歷史趨勢圖形顯示；給定和過程值實(shí)時(shí)趨勢圖形顯示。

控制精度的實(shí)現(xiàn)，以單位時(shí)間(本設(shè)計(jì)為5min)內(nèi)給定料量與實(shí)際下料量比值在給定的誤差范圍內(nèi)為基本設(shè)計(jì)思想。根據(jù)給定料量的大小與小皮帶返回的下料量的比較值來調(diào)節(jié)圓盤的轉(zhuǎn)速，使圓盤的下料量在單位時(shí)間內(nèi)基本保持恒定。

3，系統(tǒng)運(yùn)行效果
單監(jiān)控站控制雙配料稱系統(tǒng)于1997年10月投入運(yùn)行。運(yùn)行期間，兩個(gè)配料系統(tǒng)工作狀況良好，各自獨(dú)立，互不干擾；秤架和現(xiàn)場放大器性能穩(wěn)定，經(jīng)標(biāo)定(掛碼標(biāo)定與實(shí)物標(biāo)定)測試，該燒結(jié)配料自動(dòng)控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確計(jì)量，各圓盤料量調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快，控制精度也達(dá)到預(yù)期的要求。

4＃、5＃、6＃為精礦給料圓盤，由于精礦含水量大、下料成塊狀不連續(xù)且對(duì)小皮帶的沖擊大，因而控制起來較其它圓盤而言難度大。生產(chǎn)實(shí)踐表明，精礦控制精度達(dá)到正負(fù)1.5%以內(nèi)，其余物料控制精度達(dá)到正負(fù)1%以內(nèi)，較好地滿足了燒結(jié)配料工藝的要求。熱返礦仍采用人工拋盤來進(jìn)行驗(yàn)證，控制精度在2%以內(nèi)。一段時(shí)間以來的運(yùn)行證明，該系統(tǒng)具有性能可靠，工藝畫面直觀，操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。

該配料稱系統(tǒng)的投運(yùn)，不僅改變了該車間過去人工拋盤配料的落后狀況，極大地減輕了崗位的勞動(dòng)強(qiáng)度，簡化了作業(yè)程序，帶來了巨大的社會(huì)效益，而且對(duì)該車間燒結(jié)礦生產(chǎn)指標(biāo)的提高產(chǎn)生了良好的效果，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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