中小型集散配料控制系統的設計與應用

[摘要]結合當今鋼鐵行業燒結廠皮帶秤配料控制過程，提出了中小型集散控制系統的方案，并在多個工業現場得到了實現。
　　我國很多冶金行業燒結廠皮帶秤配料長期處于比較原始的狀態，占用太多的人力物力資源，對企業來說是個不小的負擔，而惡劣的工業現場環境對操作員的健康也有很大的傷害。因此，提高燒結廠皮帶秤配料的自動化程度是當務之急。本文提出的中小型集散配料控制系統的設計方案，對采用皮帶秤配料的工業現場有很高的實用價值。
　　一 系統的主要功能及特點
　　1 控制系統的主要功能
　　1)監測功能：對皮帶秤配料過程的瞬時流量、班累計，日累計、月累計、年累計等參數進行檢測和監視；
　　2)畫面顯示：通過計算機顯示器可顯示配料過程中有關控制參數和運行狀況，以及顯示實時配料曲線；
　　3)打印管理：可隨時打印配料報表，以便保存和查詢；
　　4)通訊功能：工控機與PLC和配料儀表之間可進行雙向數據及信息交換；
　　5)數據處理：系統可自動對采集的信號進行運算處理，并輸出到相應控制量；
　　6)控制功能：根據操作前相應的設定值，自動控制設備的正常運行，包括PID調節；
　　7)報警功能：上位機以畫面方式和聲光信號方式對各種參數越限或設備狀態異常進行報警。
　　2 系統的主要特點
　　1)在系統結構上采用中小型集散控制系統，實現了“分散控制、集中管理”，克服了“危險集中”的問題；
　　2)上位機和下位機相對獨立，具有自動、手動無擾切換功能，聯機時，彼此間按特定的協議互通信息，脫機時，下位機可獨立實現工藝過程控制，上位機此時可離線進行數據處理和日常管理；
　　3)上位機遠離操作現場，提高了系統的穩定性，改善了操作員的工作環境；
　　4)下位機選用可編程控制器，具有很強的抗干擾能力，編程簡單易于掌握，能在惡劣的環境中長期可靠的運行；
　　5)采用PID調節，提高系統的配料精度，并能根據生產要求，設置最佳的開關時序，較好的解決料頭料尾問題，自動修改配料系統的物料配比；
　　6)完善的報警系統，既可圖象顯示，又可聲光報警，為系統的正常運行提供了可靠的保證；
　　二 系統結構及工作原理
　　一)控制系統總體構成原理框圖如圖1和圖2，主要有以下部分組成：
　　1)上位機：對整個系統進行實時監控，畫面顯示和報表打印；
　　2)操作臺及PLC：實現配料的自動和半自動控制；
　　3)配料儀表：用于配料的PID調節及瞬時流量和累計量等參數的顯示；
　　4)控制柜：用于系統的邏輯控制和供配電；
　　5)現場手操箱：用于現場單臺設備的啟停控制；
　　二)系統分為自動控制和半自動控制及現場手動控制方式：
　　1)現場手動控制：當有允許配料啟動信號時，按下操作臺上的系統啟動按鈕上電，把需要配料的皮帶變頻器上電，操作臺上的旋鈕開關置于現場位。把現場操作箱控制方式開關轉換到現場位。按下現場手操箱上的啟動按鈕開始配料，調節調速電位器可控制配料的快慢，此時上位機只起監視作用，不參與控制；

圖片1

圖片2

　　2)室內半自動控制方式：把現場操作箱控制方式開關轉換到室內控制，操作臺上的旋鈕開關置于室內位，把需要配料的變頻器上電，通過上位機的手動控制畫面來實現配料；上位機手動控制畫面如圖3

圖片3

　　3)室內自動控制方式：和室內半自動控制方式基本相同，不同處是通過上位機的自動控制畫面來自動實現配料；上位機自動控制畫面如圖4

圖片4

　　本系統可根據實際情況，由一臺上位機同時控制多臺下位機，可適用于圓盤給料、螺旋給料和皮帶拖料等多種配料方式，最多可帶32臺。
　　三 系統的硬件設計和應用
1)上位機系統配置：本控制系統選用研華610H奔4工業控制計算機為上位機，進行整個生產過程的監控與管理；
2)PLC ：選用西門子s7_200系列PLC為下位機來實現對配料設備的邏輯控制；
3)配料控制儀表：選用BU500P配料控制器來實現物料的瞬時流量和累計量等的顯示及PID調節，儀表配有RS485接口，通過RS232轉RS485轉換卡可以對接，通訊協議采用標準MODBUS協議，可以很方便的和FIX7.0組態軟件聯接；
　　四 系統的軟件設計及實現
　　本系統中自動配料的控制過程主要由上位機、PLC和配料控制器BU500P完成，配料過程中的各項數據則由后二者和上位機交互完成，選用FIX7.0組態軟件做為操作平臺，由于此組態軟件帶有很多標準I/O接口驅動，不需要用戶自己來開發，能很容易的實現設備的控制；
　　五 結束語
　　本套中小型集散型配料控制系統是在多年的實際工業應用中逐漸完善的，廣泛的適用于冶金、耐火、化工、建筑等領域的配料控制。在福建閩光冶煉公司、保定亞新鋼鐵公司、日照鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司、天津榮程鋼鐵公司等現場都有應用。本系統具有系統組態靈活、控制功能完善、控制精度高、數據處理方便、運行安全可靠、人機界面友好、便于系統擴展等特點，它能適應工業配料生產過程的各種需要，提高生產自動化水平和管理水平，提高產品質量，降低資源消耗，提高勞動生產率，是理想的自動配料控制系統。