燒結(jié)自動(dòng)配料控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

1、燒結(jié)自動(dòng)配料控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用2009-8-1714:55:00 濟(jì)南鋼鐵總公司自動(dòng)化部劉輝劉青鳳供稿摘要：本文介紹了燒結(jié)配料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，以及應(yīng)用中岀現(xiàn)的問題和解決方法。關(guān)鍵詞：自動(dòng)配料、自動(dòng)控制Abstract:This paper introduces working principle,and configuration of system,and how to solve the problems in applications.、Automatic controlKey words:Automatic proportioning前言眾所周知，燒結(jié)廠配料系統(tǒng)是整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)的源頭

2、，它擔(dān)負(fù)著所有燒結(jié)機(jī)的混合料供應(yīng)任務(wù)，如果配 料系統(tǒng)遇到問題，那么整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)都要被迫停止，而且配料系統(tǒng)的計(jì)算也要準(zhǔn)確無誤，因?yàn)闊Y(jié)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(huì)根據(jù)生產(chǎn)的要求隨時(shí)變化，而且在 生產(chǎn)過程中，物料的黏度、比重、粒度及環(huán)境的溫度、濕度的變化，也會(huì)嚴(yán)重影響下料的精度，因此，配 料系統(tǒng)對(duì)于提高燒結(jié)礦的質(zhì)量至關(guān)重要。一、配料系統(tǒng)的工作原理1、配料原理在冶金行業(yè)中，燒結(jié)礦成分穩(wěn)定在煉鐵工藝中起著非常重要的作用。其配比的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到燒結(jié)礦和煉鐵的質(zhì)量。在傳統(tǒng)的燒結(jié)配料生產(chǎn)線上，主要依靠工人的 跑盤”抽樣檢查原料的配比，再進(jìn)行控制，這樣不僅速度慢、調(diào)

3、節(jié)不及時(shí)，而且準(zhǔn)確性差。引入計(jì)算機(jī)控制以后，提高了控制速度和配比的準(zhǔn)確性，減輕了工 人勞動(dòng)強(qiáng)度，穩(wěn)定了燒結(jié)礦的化學(xué)成分。在燒結(jié)配料生產(chǎn)線上，變頻器控制圓盤的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)下料速度，原料經(jīng)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(tǒng)。圓盤下料量由稱重傳感器測(cè)量，信號(hào)為420mA,直接送Quantum 的模擬量輸入模塊上，經(jīng)控制器運(yùn)算得到瞬 時(shí)下料量和累計(jì)下料量，下料量給定與實(shí)際料流量經(jīng)過PLC的PID控制器運(yùn)算后，通過 PLC輸出420mA的信號(hào)給變頻器上，形成閉環(huán)控制，從而使下料量精確。工藝流程如圖1所示。m 9關(guān)盤配卜'斛系統(tǒng)工藝洗程圖配料

4、69;皮苗檸巾嚨M N棟力傳陋K J Ml血門：5 -BiHHii 16：? -fiMHAj -唱機(jī)如圖配料系統(tǒng)工藝流程圖:BC科 4、皮帝 b&<rz> fpo-b&疔 >恒飛o配皮帶2、配料系統(tǒng)控制原理圖:稿爺量給定FBJ調(diào)節(jié)器變頻調(diào)速-電機(jī)4給料裝置rk廠' 11流量換茸皮帶秤稱量信號(hào)Y1r1字際瞬時(shí)疣星小輸送皮帶秤L、配料系統(tǒng)程序框圖配料系統(tǒng)電氣部分啟動(dòng)停止1闕筒啟動(dòng)1解圓盤停止t上位按詡)4v延時(shí)WS苴他各圓盤順次延時(shí)停止irV配-2皮帶啟動(dòng)2系列皮帶稱延時(shí)停止延時(shí)1詰1配2皮帶軸延時(shí)停止自動(dòng)忌2條列皮帶稱啟動(dòng)各圓盤順次延時(shí)啟St (2#.

5、4#配料系統(tǒng)儀表部分三、配料系統(tǒng)控制方式和控制模型該配料系統(tǒng)中，自動(dòng)配料有兩種控制方式，本地控制和遠(yuǎn)程控制，本地控制是操作工根據(jù)生產(chǎn)要求和經(jīng) 驗(yàn)直接從上位輸入配料設(shè)定值，遠(yuǎn)程控制是由模型計(jì)算得到各種配料的設(shè)定值，再根據(jù)每種物料的比例計(jì) 算得到各料倉的配料設(shè)定值。配料系統(tǒng)中最復(fù)雜和最重要、要求最高的要屬模型計(jì)算，本系統(tǒng)主要使用一級(jí)模型：主要有燒結(jié)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：I燒結(jié)機(jī)混合料量控制模型是為保持在線控制燒結(jié)機(jī)混合料倉中的料位為常數(shù)而設(shè)計(jì)的一級(jí)過程模型。I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(jié)礦中碳的含量保持恒

6、定，控制燒結(jié)生產(chǎn)中的固體燃料消耗。I返礦比率控制模型是使返礦在燒結(jié)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(tǒng)中的應(yīng)用配料系統(tǒng)采用南京創(chuàng)豐的 CF2001型電子皮帶秤，其稱重傳感器的 420mA信號(hào)直接引入QUANT UM的模擬量輸入模塊，因此，程序中作了校零、實(shí)物校驗(yàn)、零點(diǎn)鑒別、斜率修正等程序，相應(yīng)的在上位機(jī)上的畫面中也有每一個(gè)秤的校秤畫面，校秤時(shí)，畫面和現(xiàn)場(chǎng)配合完成。正常生產(chǎn)時(shí)，有時(shí)需要修改程序、 系統(tǒng)升級(jí)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(shè)定值和計(jì)算值會(huì)丟失，使皮帶稱不能正常工作。這時(shí)，計(jì)量技術(shù)人員不得不重新進(jìn)行人工校秤，配料系統(tǒng)共28個(gè)皮

7、帶秤，校秤操作手續(xù)煩瑣，如果每次 PLC斷電都要重新校秤，那么勢(shì)必會(huì)增加停機(jī)時(shí)間，影響生產(chǎn)的正常進(jìn) 行。實(shí)際生產(chǎn)中，可以將最新的每一個(gè)校秤畫面拷屏、保存下來，當(dāng)不得不停機(jī)時(shí)，不用重新校秤，直接 在畫面手動(dòng)置零”處，參照以前的保存文件輸入校零值，在斜率輸入框內(nèi)輸入每一個(gè)秤的斜率即可，只需 幾分鐘的時(shí)間。因此在編制程序時(shí)，要充分考慮各種情況的發(fā)生，充分完善程序的功能。五、配料系統(tǒng)軟件配置和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建1軟件配置：Quantum PLC 系統(tǒng)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(wù)器和上位監(jiān)控軟件采用施奈德電氣 Monit

8、or Pro7.2 ，MP7.2采用ModBus TCP/IP 通訊協(xié)議將 各PLC系統(tǒng)連接起來，從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)，再從上位上顯示岀來，或從上位寫數(shù)據(jù)到PLC上，有著可靠性、標(biāo)準(zhǔn)性、集成性、實(shí)用性和高效性的特點(diǎn)。2 、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與通訊：該系統(tǒng)由 3 層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：以太網(wǎng)、 MB+ 網(wǎng)、遠(yuǎn)程 IO 網(wǎng)。l 以太網(wǎng)：PLC 主機(jī)通過 140 NOE 771 10 模塊接到交換機(jī)上，交換機(jī)通過單模光纖與其他交換機(jī)連接成光纖 環(huán)網(wǎng)，上位機(jī)也通過以太網(wǎng)接到交換機(jī)上。l MB+ 網(wǎng)：由于整個(gè)燒結(jié)系統(tǒng)的各 PLC 分布廣，距離遠(yuǎn)，要通過 MB+ 網(wǎng)絡(luò)連接起來， Modbus Plus 可組態(tài) 64 個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)的組態(tài)可通過 Concept 軟件的 PeerCop 來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)組態(tài)的 PeerCop 指定一個(gè)寄存器， 該寄存器長度為 16 位數(shù)字量，這種數(shù)據(jù)傳輸形式特別適合 PLC 之間傳輸狀態(tài)信息以及 Modbus Plus 網(wǎng) 絡(luò)上分布式節(jié)點(diǎn)之間的通信。l RIO 網(wǎng)：RIO 網(wǎng)是一個(gè)高速( 1.544Mb/s )局域網(wǎng)絡(luò)，傳輸介質(zhì)采用同軸電纜，在本系統(tǒng)中采用介質(zhì)冗余的方 式。當(dāng)一個(gè)通道有通訊故障時(shí)， 系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)到另一個(gè)通道， 確保了 PLC 與遠(yuǎn)程 I/O 之間數(shù)據(jù)采集與控制的 正常進(jìn)行。六、小結(jié)在配料儀表系統(tǒng)的程序中，既有一級(jí)模型的計(jì)算，也有各種控制方式