用PLC控制變頻調速技術改造傳統配料稱
一、概述
隨著我國工業生產自動化程度的不斷提高，配料皮帶稱已廣泛地應用在冶金、建材、電力、化工、食品等行業中。我國現在廣泛使用的配料皮帶稱控制部分還比較落后，直接影響了產品的質量。 96年初我們通過市場調研，開始著手研制開發“HTP-O 2型P L C控制變頻器自動定量給定控制系統”。
過去傳統配料皮帶稱多采用模擬電路控制滑差調速電機的方法進行速度控制，由于滑差電機調速方式在低速時特性差、效率低；使用現場外部工作環境又很惡劣，工業粉塵很多，這些粉塵很容易進入滑差電機內部而出現磨損、卡死等現象，維修、維護麻煩，造成工作故障多，影響正常生產；另外由于采用模擬電路控制方式，控制不穩定，精度低，調試煩瑣，使用極不方便。我們根據所掌握的資料，深入使用現場了解情況，結合現代先進控制技術，采用可編程序控制器控制矢量型變頻器拖動密封式鼠籠電機方案，以計算機數字處理技術取代傳統的模擬控制方式，以無級變速的矢量型變頻器控制封閉式鼠籠電機轉速方式取代老式的滑差式調速方式，經過反復論證與實驗，終于開發成功了“ HTP－O 2型PLC控制變頻器自動定量給定控制系統”。該項技術被國家經貿委列為《一九九八年國家技術創新項目》。
二、設備的基本工作原理
我們知道，當輸送機輸送物料時，測量皮帶稱上每單位長度的載荷值
q（Kg/M）與皮帶在同一時刻的運行速度V（M/S）相乘，所得結果即物料的瞬時流量 : q.v（ K g／S）．
因物料輸送的不均勻性和皮帶速度隨時間的變化，所以在T時間間隔的累積流量可以用以下積分式表示：
W= q（t）V（t） dt
式中：W－T時間間隔內所輸送物料的累計量 （kg或T）；
T一物料通過稱的時間 （S或h）；
q（t）一皮帶單位長度上的物料重量（kg／M 或 T／M ）；
V（t）一物料在皮帶上的運行速度 （M／S）。
從式中可以看出，只要保證q（t）．V（t）的乘積不變，就可以保證物料流量的恒定．即隨皮帶上物料重量的變化控制皮帶運行速度做出相應的調整，就可以保證物料流量的恒定．HTP－02型自動定量給定控制系統就是根據這個原理進行工作的。
三、主要技術性能指標
1．儀表計量精度：士0．1％
系統計量精度：土 0．5％
系統控制精度：土 1％
2．最大輸送量 1000 T／h
3．最大計數容量：999999
4．分辯率： 0.01Kg
5．顯示內容
l）實時流量顯示 4）累積重量顯示
2）設定流量顯示 5）電機工作速度顯示
3）壓力變送器輸出值顯示 6）變頻器故障類型顯示
6. 超載、空載、上限、下限、變頻器故障聲光報警
7. 自動／手動控制選擇
8．標定／運行控制選擇
9. 背景、預壓扣除功能
10．給定流量任意設定功能
11．變頻器七大保護功能
1）過電流失速 5) 過電壓失速
2）過電流限幅 6）輸入欠壓
3）短路及接地障礙 7）瞬時停電
4）電子熱敏溫度保護
12．供電電源：AC220V士 10％， 5 O HZ土 2％
13．工作條件：儀表溫度 0－4 0 ℃ 相對濕度＜ 90％
振動 ＜ 0．5g
四、應用范例及效果
1．廣州鋼鐵集團有限公司燒結分廠
該廠配料生產線原有十三臺調速皮帶稱（采用順德倫教電器設備廠 TDG系列滑差電機調速電子皮帶稱）在使用過程中主要存在以下幾個問題：
1） 原系統使用滑差直流調速電機，由于工作現場粉塵較大，這些粉塵經常進入電機內部而出現電機卡死、磨損等問題，而且維修、維護麻煩，費用高，影響正常生產；
2） 原設備電器控制部份采用分立元件以模擬電路原理工作，工作點易飄移，工作不穩定，控制精度低，校稱維護煩瑣，影響產品質量；
3） 使用滑差電機調速，動態范圍小、低速時輸出轉距小、速度不穩定、效率低。
4） 原系統保護功能不完善，沒有聲光報警功能，以致經常造成空斗、缺料、超負荷運行，配料質量極不穩定，不僅易造成設備帶故障運行，還嚴重影響產品質量。
針對上述問題我們利用 HTP一02型自動定量給定控制系統對該設備進行技術改造獲得成功．經過多年的運行結果表明：整個系統運行穩定可靠，功能完善，控制精度、工作穩定性等技術指標大幅提高，克服了原系統存在的所有問題，還免除了過去校稱煩瑣的問題，控制線性良好，操作使用方便，減少了故障率，另外由于采取了完善的聲光報警及保護措施，基本消除了缺料、空斗、超載運行情況的出現，還避免了過去大塊物料割損皮帶和燒毀電機的現象出現，節電率達 50％，燒結礦堿穩定度較過去提高了2．785個百分點。達到預期的技術指標，為企業解決了一直困擾的技術難題．經統計設備投入使用后，從提高產品質量、減少物料損耗、減少設備故障率及維修費用、節電 50％等數據綜合計算，年平均綜合效益在30一50萬元，全部投資不用一年即可收回，取得了良好的社會與經濟效益．
我們還將該廠13臺HTP-02型自動定量給定控制儀通過RS-232接口與上位PC機連接，組成一個完善的控制系統，使各臺控制儀的工作狀態及差數得到統一合理的控制，完成流量設定、自動下達配比、故障發生時自動調整工作機臺、統計查詢配比記錄、原材料消耗量、打印各種統計報表等功能，使企業自動化管理水平得以提高。
2．韶關鋼鐵集團第一燒結廠
韶鋼集團第一燒結廠配料生產線控制系統原采用湖南湘潭華光電子儀器廠 PCS型配料控制系統，由于該系統采用單片機作為控制核心,易受現場工業干擾影響，故障率高，調試校稱也很麻煩，無法解決由于機械特性不一致帶來的偏差，特別是在 9號稱上反映甚大。9 8年5月我們將一套HTP一02自動定量給定控制儀安裝在該廠9號稱上，一次投運獲得成功，解決了原系統難以克服的問題，并且簡化了校稱操作程序。自運行至今，運行穩定正常，達到了生產要求的各項技術指標，滿足了生產的需要，受到廠技術部門及操作工人的一致肯定．目前我們已對該廠十臺皮帶稱用HTP一02型自動定量給定控制系統進行全面技術改造，經長期運行結果表明整個系統運行穩定可靠，達到了良好的預期結果。
五、應用范圍與應用前景
自動化工業生產的迅速發展導致對自動定量給定控制系統的需求 日益增大。該系統可廣泛應用于冶金、建材、電力、化工、食品、飼料等各種行業中，在冶金行業可應用于燒結工藝；在建材行業可應用于對水泥生料的自動配料；在電力行業，它可應用于鍋爐的定量供煤；在化工、食品和飼料部門，多種原料的自動配料也需要它。目前我國這些行業所使用的控制系統大都采用老式滑差調速、模擬電路控制方式，所以該系統具有十分廣闊的應用前景。
隨著我國工業生產自動化程度的不斷提高，配料皮帶稱已廣泛地應用在冶金、建材、電力、化工、食品等行業中。我國現在廣泛使用的配料皮帶稱控制部分還比較落后，直接影響了產品的質量。 96年初我們通過市場調研，開始著手研制開發“HTP-O 2型P L C控制變頻器自動定量給定控制系統”。
過去傳統配料皮帶稱多采用模擬電路控制滑差調速電機的方法進行速度控制，由于滑差電機調速方式在低速時特性差、效率低；使用現場外部工作環境又很惡劣，工業粉塵很多，這些粉塵很容易進入滑差電機內部而出現磨損、卡死等現象，維修、維護麻煩，造成工作故障多，影響正常生產；另外由于采用模擬電路控制方式，控制不穩定，精度低，調試煩瑣，使用極不方便。我們根據所掌握的資料，深入使用現場了解情況，結合現代先進控制技術，采用可編程序控制器控制矢量型變頻器拖動密封式鼠籠電機方案，以計算機數字處理技術取代傳統的模擬控制方式，以無級變速的矢量型變頻器控制封閉式鼠籠電機轉速方式取代老式的滑差式調速方式，經過反復論證與實驗，終于開發成功了“ HTP－O 2型PLC控制變頻器自動定量給定控制系統”。該項技術被國家經貿委列為《一九九八年國家技術創新項目》。
二、設備的基本工作原理
我們知道，當輸送機輸送物料時，測量皮帶稱上每單位長度的載荷值
q（Kg/M）與皮帶在同一時刻的運行速度V（M/S）相乘，所得結果即物料的瞬時流量 : q.v（ K g／S）．
因物料輸送的不均勻性和皮帶速度隨時間的變化，所以在T時間間隔的累積流量可以用以下積分式表示：
W= q（t）V（t） dt
式中：W－T時間間隔內所輸送物料的累計量 （kg或T）；
T一物料通過稱的時間 （S或h）；
q（t）一皮帶單位長度上的物料重量（kg／M 或 T／M ）；
V（t）一物料在皮帶上的運行速度 （M／S）。
從式中可以看出，只要保證q（t）．V（t）的乘積不變，就可以保證物料流量的恒定．即隨皮帶上物料重量的變化控制皮帶運行速度做出相應的調整，就可以保證物料流量的恒定．HTP－02型自動定量給定控制系統就是根據這個原理進行工作的。
三、主要技術性能指標
1．儀表計量精度：士0．1％
系統計量精度：土 0．5％
系統控制精度：土 1％
2．最大輸送量 1000 T／h
3．最大計數容量：999999
4．分辯率： 0.01Kg
5．顯示內容
l）實時流量顯示 4）累積重量顯示
2）設定流量顯示 5）電機工作速度顯示
3）壓力變送器輸出值顯示 6）變頻器故障類型顯示
6. 超載、空載、上限、下限、變頻器故障聲光報警
7. 自動／手動控制選擇
8．標定／運行控制選擇
9. 背景、預壓扣除功能
10．給定流量任意設定功能
11．變頻器七大保護功能
1）過電流失速 5) 過電壓失速
2）過電流限幅 6）輸入欠壓
3）短路及接地障礙 7）瞬時停電
4）電子熱敏溫度保護
12．供電電源：AC220V士 10％， 5 O HZ土 2％
13．工作條件：儀表溫度 0－4 0 ℃ 相對濕度＜ 90％
振動 ＜ 0．5g
四、應用范例及效果
1．廣州鋼鐵集團有限公司燒結分廠
該廠配料生產線原有十三臺調速皮帶稱（采用順德倫教電器設備廠 TDG系列滑差電機調速電子皮帶稱）在使用過程中主要存在以下幾個問題：
1） 原系統使用滑差直流調速電機，由于工作現場粉塵較大，這些粉塵經常進入電機內部而出現電機卡死、磨損等問題，而且維修、維護麻煩，費用高，影響正常生產；
2） 原設備電器控制部份采用分立元件以模擬電路原理工作，工作點易飄移，工作不穩定，控制精度低，校稱維護煩瑣，影響產品質量；
3） 使用滑差電機調速，動態范圍小、低速時輸出轉距小、速度不穩定、效率低。
4） 原系統保護功能不完善，沒有聲光報警功能，以致經常造成空斗、缺料、超負荷運行，配料質量極不穩定，不僅易造成設備帶故障運行，還嚴重影響產品質量。
針對上述問題我們利用 HTP一02型自動定量給定控制系統對該設備進行技術改造獲得成功．經過多年的運行結果表明：整個系統運行穩定可靠，功能完善，控制精度、工作穩定性等技術指標大幅提高，克服了原系統存在的所有問題，還免除了過去校稱煩瑣的問題，控制線性良好，操作使用方便，減少了故障率，另外由于采取了完善的聲光報警及保護措施，基本消除了缺料、空斗、超載運行情況的出現，還避免了過去大塊物料割損皮帶和燒毀電機的現象出現，節電率達 50％，燒結礦堿穩定度較過去提高了2．785個百分點。達到預期的技術指標，為企業解決了一直困擾的技術難題．經統計設備投入使用后，從提高產品質量、減少物料損耗、減少設備故障率及維修費用、節電 50％等數據綜合計算，年平均綜合效益在30一50萬元，全部投資不用一年即可收回，取得了良好的社會與經濟效益．
我們還將該廠13臺HTP-02型自動定量給定控制儀通過RS-232接口與上位PC機連接，組成一個完善的控制系統，使各臺控制儀的工作狀態及差數得到統一合理的控制，完成流量設定、自動下達配比、故障發生時自動調整工作機臺、統計查詢配比記錄、原材料消耗量、打印各種統計報表等功能，使企業自動化管理水平得以提高。
2．韶關鋼鐵集團第一燒結廠
韶鋼集團第一燒結廠配料生產線控制系統原采用湖南湘潭華光電子儀器廠 PCS型配料控制系統，由于該系統采用單片機作為控制核心,易受現場工業干擾影響，故障率高，調試校稱也很麻煩，無法解決由于機械特性不一致帶來的偏差，特別是在 9號稱上反映甚大。9 8年5月我們將一套HTP一02自動定量給定控制儀安裝在該廠9號稱上，一次投運獲得成功，解決了原系統難以克服的問題，并且簡化了校稱操作程序。自運行至今，運行穩定正常，達到了生產要求的各項技術指標，滿足了生產的需要，受到廠技術部門及操作工人的一致肯定．目前我們已對該廠十臺皮帶稱用HTP一02型自動定量給定控制系統進行全面技術改造，經長期運行結果表明整個系統運行穩定可靠，達到了良好的預期結果。
五、應用范圍與應用前景
自動化工業生產的迅速發展導致對自動定量給定控制系統的需求 日益增大。該系統可廣泛應用于冶金、建材、電力、化工、食品、飼料等各種行業中，在冶金行業可應用于燒結工藝；在建材行業可應用于對水泥生料的自動配料；在電力行業，它可應用于鍋爐的定量供煤；在化工、食品和飼料部門，多種原料的自動配料也需要它。目前我國這些行業所使用的控制系統大都采用老式滑差調速、模擬電路控制方式，所以該系統具有十分廣闊的應用前景。
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