燒結自動配料控制系統的原理與應用

關鍵詞：自動配料、自動控制

Abstract: This paper introduces working principle,and configuration of system,and how to solve the problems in applications.

Key words: Automatic proportioning、Automatic control

前言

　　眾所周知，燒結廠配料系統是整個燒結生產的源頭，它擔負著所有燒結機的混合料供應任務，如果配料系統遇到問題，那么整個燒結生產都要被迫停止，而且配料系統的計算也要準確無誤，因為燒結原料的種類多，配料成分隨供貨渠道的變化而變化，各單配料的配合比例也會根據生產的要求隨時變化，而且在生產過程中，物料的黏度、比重、粒度及環境的溫度、濕度的變化，也會嚴重影響下料的精度，因此，配料系統對于提高燒結礦的質量至關重要。

一、配料系統的工作原理

　　1、 配料原理

　　在冶金行業中,燒結礦成分穩定在煉鐵工藝中起著非常重要的作用。其配比的準確性直接關系到燒結礦和煉鐵的質量。在傳統的燒結配料生產線上,主要依靠工人的“跑盤”抽樣檢查原料的配比,再進行控制,這樣不僅速度慢、調節不及時, 而且準確性差。引入計算機控制以后,提高了控制速度和配比的準確性,減輕了工人勞動強度,穩定了燒結礦的化學成分。在燒結配料生產線上,變頻器控制圓盤的轉速,從而調節下料速度,原料經閥門落到稱重皮帶上,再落到總皮帶上,各料倉的原料按比例在總皮帶上混合后,送混料系統。圓盤下料量由稱重傳感器測量,信號為4～20mA,直接送Quantum的模擬量輸入模塊上，經控制器運算得到瞬時下料量和累計下料量，下料量給定與實際料流量經過PLC的PID控制器運算后，通過PLC輸出4～20mA的信號給變頻器上，形成閉環控制，從而使下料量精確。工藝流程如圖1 所示。

　　2、配料系統控制原理圖：

二、配料系統程序框圖

　　配料系統電氣部分

　　配料系統儀表部分

三、配料系統控制方式和控制模型

　　該配料系統中,自動配料有兩種控制方式，本地控制和遠程控制，本地控制是操作工根據生產要求和經驗直接從上位輸入配料設定值，遠程控制是由模型計算得到各種配料的設定值，再根據每種物料的比例計算得到各料倉的配料設定值。

　　配料系統中最復雜和最重要、要求最高的要屬模型計算，本系統主要使用一級模型：主要有燒結混合料量控制模型、燃料比率控制模型、 返礦比率控制模型等：

　　l 燒結機混合料量控制模型是為保持在線控制燒結機混合料倉中的料位為常數而設計的一級過程模型。

　　l 燃料比率控制模型是在線控制混合料中燃料的比率，模型充分考慮到碳元素和水分的含量，使燒結礦中碳的含量保持恒定，控制燒結生產中的固體燃料消耗。

　　l 返礦比率控制模型是使返礦在燒結混合料中的比率盡可能保持恒定。

四、電子皮帶秤在配料系統中的應用

　　配料系統采用南京創豐的CF2001型電子皮帶秤，其稱重傳感器的4～20mA信號直接引入QUANTUM的模擬量輸入模塊，因此，程序中作了校零、實物校驗、零點鑒別、斜率修正等程序，相應的在上位機上的畫面中也有每一個秤的校秤畫面，校秤時，畫面和現場配合完成。正常生產時，有時需要修改程序、系統升級改造以及一些意外的情況，要求PLC停止、重新下裝程序，這樣校稱畫面的一些設定值和計算值會丟失，使皮帶稱不能正常工作。這時，計量技術人員不得不重新進行人工校秤，配料系統共28個皮帶秤，校秤操作手續煩瑣，如果每次PLC斷電都要重新校秤，那么勢必會增加停機時間，影響生產的正常進行。實際生產中，可以將最新的每一個校秤畫面拷屏、保存下來，當不得不停機時，不用重新校秤，直接在畫面“手動置零”處，參照以前的保存文件輸入校零值，在斜率輸入框內輸入每一個秤的斜率即可，只需幾分鐘的時間。因此在編制程序時，要充分考慮各種情況的發生，充分完善程序的功能。

五、配料系統軟件配置和網絡構建

　　1 軟件配置：

　　Quantum PLC系統采用的編程軟件是Concept 2.5,采用功能塊的編程方式，Concept軟件有32位模擬器，可以在線仿真。

　　服務器和上位監控軟件采用施奈德電氣Monitor Pro7.2，MP7.2采用ModBus TCP/IP通訊協議將各PLC系統連接起來，從現場設備采集數據，再從上位上顯示出來，或從上位寫數據到PLC上，有著可靠性、標準性、集成性、實用性和高效性的特點。

　　2、網絡構建與通訊：

　　該系統由3層網絡構成：以太網、MB+網、遠程I\O網。

　　l 以太網：

　　PLC主機通過140 NOE 771 10模塊接到交換機上，交換機通過單模光纖與其他交換機連接成光纖環網，上位機也通過以太網接到交換機上。

　　l MB+網：

　　由于整個燒結系統的各PLC分布廣，距離遠，要通過MB+網絡連接起來，Modbus Plus可組態64個節點，節點的組態可通過Concept 軟件的PeerCop來實現，每個組態的PeerCop指定一個寄存器，該寄存器長度為16位數字量，這種數據傳輸形式特別適合PLC之間傳輸狀態信息以及Modbus Plus網絡上分布式節點之間的通信。

　　l RIO網：

　　RIO網是一個高速（1.544Mb/s）局域網絡，傳輸介質采用同軸電纜，在本系統中采用介質冗余的方式。當一個通道有通訊故障時，系統自動轉到另一個通道，確保了PLC與遠程I/O之間數據采集與控制的正常進行。

六、小結

　　在配料儀表系統的程序中，既有一級模型的計算，也有各種控制方式變換、各料倉物料的機動變化，因此該程序的編制和調試工作十分復雜，在維護工作中，也要充分熟悉、消化吸收程序的控制思想，才能在遇到故障和系統改造時，更加機動靈活、及時地解決問題，盡量減少停機時間。總之，該系統投運以來，運行良好，降低了操作故障率和工人的勞動強度，提高了勞動生產率。