PLC在自動(dòng)加料和稱量控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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1引言

鼓風(fēng)爐備料PLC控制系統(tǒng)主要完成備料倉(cāng)的給料，稱量，運(yùn)輸，直至將物料加入鼓風(fēng)爐內(nèi)這一過程的自動(dòng)控制。而鼓風(fēng)爐爐料主要由燒結(jié)塊、焦炭組成，在加入鼓風(fēng)爐內(nèi)前，根椐工藝要求燒結(jié)塊與焦炭要進(jìn)行配比且要求嚴(yán)格，因此漏斗稱的稱量精度、準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性直接影響鼓風(fēng)爐爐況，并最終影響鉛鋅的產(chǎn)量。

2系統(tǒng)構(gòu)成原理

2.1系統(tǒng)硬件

PLC系統(tǒng)以美國(guó)MOIDCONPC-E984-785為主機(jī)，設(shè)有本地站、遠(yuǎn)程站各一個(gè)，其中配置的PLC智能模塊B875-111接收來自智能變送器（型號(hào)DBZ-2）的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)（4-20MA）并進(jìn)行處理。

漏斗稱稱量系統(tǒng)采用了浙江余姚太平洋自控工程公司的產(chǎn)品：采用了CZL-YB-3A型電阻應(yīng)變式稱重傳感器作為一次元件，DBZ-2智能變送器作為二次元件，BJH-1補(bǔ)償接線盒連接信號(hào)。CZL-YB-3A型電阻應(yīng)變式稱重傳感器的技術(shù)參數(shù)：精度等：0.05；靈敏度：2～3mv/v；輸入阻抗：380Ω；輸出阻抗：350Ω。DBZ-2智能變送器將稱重傳感器的信號(hào)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。技術(shù)參數(shù)：轉(zhuǎn)換精度0.3%F.S；轉(zhuǎn)換速度：4～6次/秒；輸入信號(hào)范圍：1～30mv；滿量程可調(diào)范圍：5～30mv；調(diào)零范圍：1～30mv。

2.2漏斗稱稱體結(jié)構(gòu)及工作原理

漏斗稱稱體懸掛設(shè)計(jì)，采用3傳感器應(yīng)力誤差補(bǔ)償全并聯(lián)接法。綜合誤差為=Δ/n1/2=2Δ/3=0.67Δ（Δ：?jiǎn)蝹鞲衅骶C合誤差；n：傳感器的個(gè)數(shù)）。裝在漏斗稱的3個(gè)稱重傳感器產(chǎn)生的MV信號(hào)，經(jīng)BJH-1補(bǔ)償接線盒把三個(gè)mv信號(hào)以并聯(lián)的方式合并起來。后傳至DBZ-2智能重量變送器中，該變送器將mv信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)顯示物料的重，同時(shí)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(hào)（4-20mA）輸出，PLC系統(tǒng)的B875模塊接受標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)（4-20mA），最終由PLC程序控制整個(gè)加料過程。其示意圖如圖1所示。

圖1備料漏斗秤線路圖

3軟件原理設(shè)計(jì)

3.1加料稱量原理

圖2燒結(jié)塊排料工藝流程圖

參見圖2，以加料稱量過程以燒結(jié)塊為典型案例介紹。

加料信號(hào)啟動(dòng)→振動(dòng)篩高速→開振動(dòng)給料機(jī)→停振動(dòng)給料機(jī)→振動(dòng)篩低速→加動(dòng)力制動(dòng)振動(dòng)篩→開漏斗門→關(guān)漏斗門。每完成一個(gè)以上過程上位機(jī)顯示稱量值并對(duì)數(shù)值加以累計(jì)。

3.2自適應(yīng)和自動(dòng)跟蹤策略控制精度

PLC程序根據(jù)上次加料的多少對(duì)本次加料進(jìn)行自補(bǔ)，自校，并將加料過程在CRT上顯示。

（1）自補(bǔ)正功能。按多退少補(bǔ)的稱量補(bǔ)償原則，動(dòng)態(tài)補(bǔ)償控制稱量，消除各種原因造成的稱量誤差。補(bǔ)償公式為：

a入罐量＝滿值－空值；

b本次誤差＝本次設(shè)定值-入罐量；

c下次設(shè)定值＝料單設(shè)定值-本次誤差。

每次稱量過程中，根據(jù)實(shí)際入罐量不斷調(diào)整設(shè)定值使累計(jì)稱量誤差控制在很小的范圍內(nèi)，隨著系統(tǒng)穩(wěn)定性和稱量精度的提高，將逐漸趨于零。

（2）自校正功能。稱量時(shí)下料裝置高速下料，當(dāng)達(dá)到X值（70％）時(shí)，停排料輥，當(dāng)達(dá)到Y(jié)值時(shí)（Z－λ）關(guān)閉密封門，振動(dòng)篩低速，延時(shí)停振動(dòng)篩，使其達(dá)到Z值（100％）此時(shí)振動(dòng)篩上應(yīng)無積料。

提前量（λ）計(jì)算,當(dāng)誤差α＝設(shè)定值－入罐量，連續(xù)三次大于或小于允許值時(shí),進(jìn)行提前量校正,校正公式：

a－α＝（α1+α2+α3）/3；

bλ＝λ0±α；

其中：λ0：校正前的提前量；λ：校正后的提前量系統(tǒng)投運(yùn)前，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)預(yù)設(shè)提前量（初始化）提前量為下料裝置上的積料量。

3.3系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

（1）CRT顯示功能。

在監(jiān)控CRT上顯示各臺(tái)秤的操作參數(shù)，如圖3所示。

圖3監(jiān)控CRT顯示界面

設(shè)定值：根椐工藝要求可以通過鍵盤修改加入鼓風(fēng)爐的各種物料的數(shù)量

測(cè)量值：瞬時(shí)值

次數(shù)：每班加料批次累計(jì)

累計(jì)值：每班各種物料的累計(jì)值

工作狀態(tài)：欠料報(bào)警、空值過大報(bào)警、漏斗門未關(guān)好報(bào)警、積料報(bào)警均可在顯示屏顯示（故障時(shí)報(bào)警欄均為紅色）

（2）故障處理功能。

l欠料：稱量過程中由于卡料或給料裝置故障等原因，導(dǎo)致在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)不能完成稱量，影響整個(gè)配料周期。處理的方法就是程序設(shè)置稱量周期時(shí)間判斷，超時(shí)則作欠料報(bào)警處理；

l積料：漏斗秤在排料時(shí)，因各種原因排不干凈料。其處理辦法為將控制設(shè)定在允許范圍內(nèi)，并做排料定時(shí)判斷，排料超時(shí)即報(bào)警；

l空值過大：傳感器，變送器故障引起信號(hào)異常。其處理辦法為稱量啟動(dòng)時(shí)，作空值判斷，若異常時(shí)則報(bào)警，同時(shí)停下料裝置；

l漏斗門未關(guān)好：由于設(shè)備機(jī)械故障導(dǎo)致漏斗門關(guān)不到位。處理辦法為稱量啟動(dòng)時(shí)，則作漏斗門開關(guān)檢查，若未關(guān)好，則報(bào)警，同時(shí)停下料裝置。

4結(jié)束語

備料漏斗秤雖然機(jī)械結(jié)構(gòu)不算復(fù)雜，但其計(jì)量和控制的精度卻是直接關(guān)系到熔煉鼓風(fēng)爐工藝的控制，只有做好日常維護(hù)工作，熟練掌握整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程，要求和技術(shù)，才能確保系統(tǒng)的正常工作。另外在日常的維護(hù)工作中，系統(tǒng)中的某些參數(shù)對(duì)判斷故障原因也能起到很好的作用，需要備份以供參考，比如在某次大修過程中，3號(hào)秤在進(jìn)行砝碼標(biāo)定后，變送器標(biāo)定系數(shù)總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于