胡海青

【摘 要】本文主要介紹的是馬鋼第三煉鐵總廠高爐噴煤噴吹罐稱重系統(tǒng)的基本組成及標定方法，以及在馬鋼第三煉鐵總廠兩座高爐的使用情況，此稱重系統(tǒng)（SIWAREX FTA）已在馬鞍山鋼鐵股份有限公司多座高爐生產(chǎn)線上取得了成功的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】噴吹罐；SIWAREX FTA；SIWATOOL；標定

0 前言

馬鋼第三煉鐵總廠高爐噴煤噴吹罐稱重系統(tǒng)采用西門子SIWAREX FTA電子稱重模塊，此稱重模塊可以代替稱重儀表接收稱重傳感器輸出的mV信號，從而與PLC構(gòu)成全集成稱重控制系統(tǒng)，它具有稱重控制設(shè)備一體化、結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)集成度高等優(yōu)點。

我廠噴吹系統(tǒng)共有六臺噴吹罐，每個噴吹罐的稱重均有一套FTA模塊進行測量與控制，因為稱重模塊是PLC的一個功能模塊，所以通過稱重模塊，可以將現(xiàn)場的稱重設(shè)備直接集成于PLC控制系統(tǒng)中。電信號由現(xiàn)場的電阻應(yīng)變片稱重傳感器傳遞給稱重模塊，由稱重模塊進行計算處理（包括AD轉(zhuǎn)換等）后，再通過PLC總線直接傳給中央控制器的 CPU，然后通過上位機顯示屏進行顯示并操作。

因為稱重模塊不同于一般的稱重儀表，無法在現(xiàn)場直接進行稱重系統(tǒng)標定參數(shù)的修改與設(shè)定，因此只能通過RS232接口連接一臺PC機，并事先在PC機上安裝與FTA稱重系統(tǒng)的接口軟件SIWATOOL，進行FTA稱重模塊的標定。

1 系統(tǒng)組成

1.1 硬件組成

1）稱重傳感器，每個噴吹罐配有3個稱重傳感器；

2）現(xiàn)場接線盒，每個噴吹罐配有1個現(xiàn)場接線盒；

3）屏蔽電纜；

4）接線端子；

5）西門子卡件電源；

6）SIWAREX FTA電子稱重模塊；

7）西門子存儲卡；

8）隔離器；

9）24V直流電源；

10）OVITION模擬量輸入卡件。

SIWAREX FTA是SIMATIC S7-300的一個功能模塊（FM），其數(shù)據(jù)都能夠在SIMATIC S7-300或ET200M總線電路板上直接讀取。稱重傳感器、電源和串行接口的連接全部都能通過40針前連接器來完成。SIWAREX FTA具有兩個串行接口，一個是RS485接口，用于連接數(shù)字遠程顯示器；另一個是RS232接口，可以連接一臺PC機，用于設(shè)置SIWAREX FTA參數(shù)。

我廠高爐及噴煤系統(tǒng)均采用的是OVATION系統(tǒng)，那么如何使SIWAREX FTA與OVATION系統(tǒng)進行良好的數(shù)據(jù)傳輸，我廠工程人員與西門子工程人員進行了深入的探討，西門子FTA模塊提供了幾種數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，例如通訊、脈沖計數(shù)及模擬量輸出等，我廠人員結(jié)合現(xiàn)場具體情況，選擇了更為穩(wěn)定的模擬量傳輸方式，即4-20mA方式進行稱重信號的傳輸，具體連接方式如圖3所示。

1.2 軟件組成

硬件設(shè)備調(diào)試好以后，如何來讀取FTA模塊里面的參數(shù)，并調(diào)試和校準稱重系統(tǒng)？這時就要運用到FTA模塊配套的接口軟件SIWATOOL，此款軟件可以運行在Windows操作系統(tǒng)下，該軟件可以分析秤重的過程性能，并借助于一臺電腦來測試它們，除了能夠完整地訪問稱重系統(tǒng)內(nèi)的所有參數(shù)、打印相關(guān)參數(shù)外，還能創(chuàng)建稱重曲線、對稱重系統(tǒng)進行校準。

噴煤系統(tǒng)將原煤進行烘干、研磨之后，通過排粉風機產(chǎn)生的負壓將磨好的煤粉抽入到原煤倉，然后通過一系列排粉裝置最終將煤粉送到噴吹罐，經(jīng)過程序設(shè)定后從噴吹罐直接噴吹出煤粉進入高爐。

在噴吹過程中，單位時間噴吹罐內(nèi)煤粉的減少量就是噴煤噴吹率，煤粉的減少量就要依靠稱重系統(tǒng)進行測量和監(jiān)控，下圖反映了單個噴吹罐從裝粉到噴吹的過程。

圖5中第1階段為噴吹罐的裝粉階段，隨著時間的推移，煤粉越裝越多，重量也就隨著時間越來越大，曲線呈上升趨勢。

第2階段，當所裝煤粉重量達到程序設(shè)定重量時，噴吹罐上方卸灰閥停止運行，裝粉結(jié)束，此時可以開始對噴吹罐進行沖壓，并等待噴吹的指令。

第3階段，當噴吹罐沖壓到程序所設(shè)定的壓力值，并接到噴吹指令的時候，此時噴吹罐下部出煤閥打開，煤粉便源源不斷噴吹到高爐各個風口，隨著時間得推移重量越來越小，曲線呈下降趨勢，此階段單位時間的重量減少便是所噴煤的噴吹率，生產(chǎn)方根據(jù)高爐運行的狀況可以調(diào)節(jié)噴吹率的大小，調(diào)節(jié)噴吹率的大小就是調(diào)節(jié)單位時間內(nèi)煤粉重量的減少量。下圖為噴吹系統(tǒng)控制畫面。

1.3 FTA稱重系統(tǒng)的特點

（1）稱重系統(tǒng)以SIWAREX FTA稱重模塊取代常規(guī)配料控制儀表，使得稱重與控制系統(tǒng)完美的結(jié)合在一起，整個配料系統(tǒng)的運行統(tǒng)一由PLC進行控制。

（2）整個稱重控制系統(tǒng)I/O約2000點。在系統(tǒng)自動配料時，為控制料倉壓力變化對下料精度產(chǎn)生的影響，系統(tǒng)與上面的料倉自動加料系統(tǒng)有相應(yīng)的聯(lián)鎖控制關(guān)系。

（3）西門子SIWAREX FTA稱重模塊將稱重功能直接集成到S7-300 PLC中，加上FTA模塊本身集成的16個開關(guān)量I/O點和一路4-20mA模擬量輸出功能，可以輕松的實現(xiàn)這種較復(fù)雜的稱重應(yīng)用。

（4）可定義的輸入和輸出信號。

（5）通過參數(shù)定義，可適用于大多數(shù)不同形式的稱重應(yīng)用。

（6）通過SIWATOOL FTA軟件可方便的設(shè)置參數(shù)。

（7）具有理論校準功能，無需標定砝碼。

（8）更換模塊時，秤無需重新標定。

（9）可用于防爆區(qū)域，F(xiàn)TA適用于 I 級、2區(qū)，類別A、B、C、D或者非爆炸場合，對于 1區(qū)需要配用經(jīng)嚴格認證的稱重傳感器。

2 稱重系統(tǒng)的校準

稱重系統(tǒng)校準一般采用掛砝碼比對，或者實物比對的方法進行，此西門子SIWAREX FTA電子稱重模塊提供了另外一種校準的方法，理論標定——免砝碼的標定。

假如不需要使用調(diào)節(jié)砝碼進行調(diào)節(jié)，在秤的機械結(jié)構(gòu)正確并且可獲得單個稱重傳感器的測量記錄下，秤也可以在沒有調(diào)節(jié)砝碼的情況下進行調(diào)節(jié)。該步驟在調(diào)節(jié)參數(shù)的過程中使用SIWATOOL FTA工具軟件實現(xiàn)調(diào)節(jié)，該步驟是“理論調(diào)節(jié)”。

為獲得調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，特征值范圍（1mV/V、2mV/V 或4mV/V）必須在數(shù)據(jù)記錄的調(diào)節(jié)標簽下定義。然后，切換到“理論調(diào)節(jié)”標簽。為執(zhí)行理論調(diào)節(jié)，所有稱重傳感器的額定負荷必須實現(xiàn)定義。

例如：3 個稱重傳感器（每個為1，000kg）的總額定負荷為3，000kg，為每個單獨稱重傳感器輸入調(diào)節(jié)零點偏移量（單位μV）和特征值（單位 mV/V）。這些值從響應(yīng)的稱重傳感器測量記錄中獲得的。特征值通常以5位小數(shù)輸入，例如2.01201。每個稱重傳感器調(diào)整的零點偏移定義如下：

調(diào)整的零點偏移（μV）=調(diào)整的零點偏移測量值（μV/V）╳稱重模塊電源（V）

例如：稱重傳感器電壓（EXC）=10V，調(diào)整的零點偏移=1.2μV/V，（源自稱重傳感器的測量記錄）輸入：調(diào)整的零點偏移=1.2μV/V╳10V=12μV輸入每個稱重傳感器的數(shù)據(jù)后，計算調(diào)節(jié)數(shù)字并且通過執(zhí)行“計算調(diào)節(jié)數(shù)字”的執(zhí)行按鈕顯示結(jié)果。然后，經(jīng)過計算的調(diào)節(jié)數(shù)字通過執(zhí)行“接受計算”與調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)（DR3）一同集成到數(shù)據(jù)記錄中。然后數(shù)據(jù)記錄與新的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)一同送入稱重模塊。根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，完全空載的秤可以指示一個稍微偏離調(diào)節(jié)零點的數(shù)值。在這種情況下，可以執(zhí)行“特性曲線偏移”的命令。

進行校秤操作前，需要將模式調(diào)到ON的狀態(tài)：

進入校秤參數(shù)：

此時將稱重模擬器調(diào)整為零點，按下“Adjustment zero valid（3）”調(diào)整零點：調(diào)整成功后，會顯示：

然后進行量程設(shè)定，輸入量程重量，例如“150.0”，同時需要選定傳感器特性值等相應(yīng)參數(shù)，以及量程單位等參數(shù)，按“Send”發(fā)送到模塊。

然后加入150kg砝碼重量，并點擊“Adjustment weight1 valid（4）”，即可發(fā)現(xiàn)顯示的為設(shè)定的重量，校秤工作結(jié)束：

此種方法校秤簡便易行，但是精度上和砝碼校準略有偏差，此偏差可以忽略不計，在現(xiàn)場沒有條件進行砝碼標定或者時間上不允許的情況下可以使用此種方法。正常校秤時還是建議采用砝碼或?qū)嵨镄实姆椒ā?/p>

3 結(jié)語

當前高爐生產(chǎn)線自動化程度要求越來越高，對稱重系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性提出了更高的要求，通過2006年到2014年這八年來長時間運行、維護、檢修、改造，西門子SIWAREX FTA系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性也得到了肯定和認可，能夠確保高爐噴煤生產(chǎn)能夠長時間的保持高精度、高穩(wěn)定性運行。

【參考文獻】

[1]西門子公司.siwarex_FTA運用[Z].2008.

[2]張明，郭吉仁，李萌，亢濤.SIWAR EX FTA 電子稱重模塊在全自動配料控制中的應(yīng)用[J].玻璃，2008（8）.

[3]方原柏.西門子公司SIWAREX FTA全集成稱重控制系統(tǒng)[J].衡器，2011（5）.

[4]張勝，時吉敏，穆綱.SIWAREX FTA 稱重模塊在耐火材料高精度配料的應(yīng)用[J].計量技術(shù)，2008（8）.

[責任編輯：湯靜]

假如不需要使用調(diào)節(jié)砝碼進行調(diào)節(jié)，在秤的機械結(jié)構(gòu)正確并且可獲得單個稱重傳感器的測量記錄下，秤也可以在沒有調(diào)節(jié)砝碼的情況下進行調(diào)節(jié)。該步驟在調(diào)節(jié)參數(shù)的過程中使用SIWATOOL FTA工具軟件實現(xiàn)調(diào)節(jié)，該步驟是“理論調(diào)節(jié)”。

為獲得調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，特征值范圍（1mV/V、2mV/V 或4mV/V）必須在數(shù)據(jù)記錄的調(diào)節(jié)標簽下定義。然后，切換到“理論調(diào)節(jié)”標簽。為執(zhí)行理論調(diào)節(jié)，所有稱重傳感器的額定負荷必須實現(xiàn)定義。

例如：3 個稱重傳感器（每個為1，000kg）的總額定負荷為3，000kg，為每個單獨稱重傳感器輸入調(diào)節(jié)零點偏移量（單位μV）和特征值（單位 mV/V）。這些值從響應(yīng)的稱重傳感器測量記錄中獲得的。特征值通常以5位小數(shù)輸入，例如2.01201。每個稱重傳感器調(diào)整的零點偏移定義如下：

調(diào)整的零點偏移（μV）=調(diào)整的零點偏移測量值（μV/V）╳稱重模塊電源（V）

例如：稱重傳感器電壓（EXC）=10V，調(diào)整的零點偏移=1.2μV/V，（源自稱重傳感器的測量記錄）輸入：調(diào)整的零點偏移=1.2μV/V╳10V=12μV輸入每個稱重傳感器的數(shù)據(jù)后，計算調(diào)節(jié)數(shù)字并且通過執(zhí)行“計算調(diào)節(jié)數(shù)字”的執(zhí)行按鈕顯示結(jié)果。然后，經(jīng)過計算的調(diào)節(jié)數(shù)字通過執(zhí)行“接受計算”與調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)（DR3）一同集成到數(shù)據(jù)記錄中。然后數(shù)據(jù)記錄與新的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)一同送入稱重模塊。根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，完全空載的秤可以指示一個稍微偏離調(diào)節(jié)零點的數(shù)值。在這種情況下，可以執(zhí)行“特性曲線偏移”的命令。

進行校秤操作前，需要將模式調(diào)到ON的狀態(tài)：

進入校秤參數(shù)：

此時將稱重模擬器調(diào)整為零點，按下“Adjustment zero valid（3）”調(diào)整零點：調(diào)整成功后，會顯示：

然后進行量程設(shè)定，輸入量程重量，例如“150.0”，同時需要選定傳感器特性值等相應(yīng)參數(shù)，以及量程單位等參數(shù)，按“Send”發(fā)送到模塊。

然后加入150kg砝碼重量，并點擊“Adjustment weight1 valid（4）”，即可發(fā)現(xiàn)顯示的為設(shè)定的重量，校秤工作結(jié)束：

此種方法校秤簡便易行，但是精度上和砝碼校準略有偏差，此偏差可以忽略不計，在現(xiàn)場沒有條件進行砝碼標定或者時間上不允許的情況下可以使用此種方法。正常校秤時還是建議采用砝碼或?qū)嵨镄实姆椒ā?/p>

3 結(jié)語

當前高爐生產(chǎn)線自動化程度要求越來越高，對稱重系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性提出了更高的要求，通過2006年到2014年這八年來長時間運行、維護、檢修、改造，西門子SIWAREX FTA系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性也得到了肯定和認可，能夠確保高爐噴煤生產(chǎn)能夠長時間的保持高精度、高穩(wěn)定性運行。

【參考文獻】

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[3]方原柏.西門子公司SIWAREX FTA全集成稱重控制系統(tǒng)[J].衡器，2011（5）.

[4]張勝，時吉敏，穆綱.SIWAREX FTA 稱重模塊在耐火材料高精度配料的應(yīng)用[J].計量技術(shù)，2008（8）.

[責任編輯：湯靜]

假如不需要使用調(diào)節(jié)砝碼進行調(diào)節(jié)，在秤的機械結(jié)構(gòu)正確并且可獲得單個稱重傳感器的測量記錄下，秤也可以在沒有調(diào)節(jié)砝碼的情況下進行調(diào)節(jié)。該步驟在調(diào)節(jié)參數(shù)的過程中使用SIWATOOL FTA工具軟件實現(xiàn)調(diào)節(jié)，該步驟是“理論調(diào)節(jié)”。

為獲得調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，特征值范圍（1mV/V、2mV/V 或4mV/V）必須在數(shù)據(jù)記錄的調(diào)節(jié)標簽下定義。然后，切換到“理論調(diào)節(jié)”標簽。為執(zhí)行理論調(diào)節(jié)，所有稱重傳感器的額定負荷必須實現(xiàn)定義。

例如：3 個稱重傳感器（每個為1，000kg）的總額定負荷為3，000kg，為每個單獨稱重傳感器輸入調(diào)節(jié)零點偏移量（單位μV）和特征值（單位 mV/V）。這些值從響應(yīng)的稱重傳感器測量記錄中獲得的。特征值通常以5位小數(shù)輸入，例如2.01201。每個稱重傳感器調(diào)整的零點偏移定義如下：

調(diào)整的零點偏移（μV）=調(diào)整的零點偏移測量值（μV/V）╳稱重模塊電源（V）

例如：稱重傳感器電壓（EXC）=10V，調(diào)整的零點偏移=1.2μV/V，（源自稱重傳感器的測量記錄）輸入：調(diào)整的零點偏移=1.2μV/V╳10V=12μV輸入每個稱重傳感器的數(shù)據(jù)后，計算調(diào)節(jié)數(shù)字并且通過執(zhí)行“計算調(diào)節(jié)數(shù)字”的執(zhí)行按鈕顯示結(jié)果。然后，經(jīng)過計算的調(diào)節(jié)數(shù)字通過執(zhí)行“接受計算”與調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)（DR3）一同集成到數(shù)據(jù)記錄中。然后數(shù)據(jù)記錄與新的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)一同送入稱重模塊。根據(jù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)，完全空載的秤可以指示一個稍微偏離調(diào)節(jié)零點的數(shù)值。在這種情況下，可以執(zhí)行“特性曲線偏移”的命令。

進行校秤操作前，需要將模式調(diào)到ON的狀態(tài)：

進入校秤參數(shù)：

此時將稱重模擬器調(diào)整為零點，按下“Adjustment zero valid（3）”調(diào)整零點：調(diào)整成功后，會顯示：

然后進行量程設(shè)定，輸入量程重量，例如“150.0”，同時需要選定傳感器特性值等相應(yīng)參數(shù)，以及量程單位等參數(shù)，按“Send”發(fā)送到模塊。

然后加入150kg砝碼重量，并點擊“Adjustment weight1 valid（4）”，即可發(fā)現(xiàn)顯示的為設(shè)定的重量，校秤工作結(jié)束：

此種方法校秤簡便易行，但是精度上和砝碼校準略有偏差，此偏差可以忽略不計，在現(xiàn)場沒有條件進行砝碼標定或者時間上不允許的情況下可以使用此種方法。正常校秤時還是建議采用砝碼或?qū)嵨镄实姆椒ā?/p>

3 結(jié)語

當前高爐生產(chǎn)線自動化程度要求越來越高，對稱重系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性提出了更高的要求，通過2006年到2014年這八年來長時間運行、維護、檢修、改造，西門子SIWAREX FTA系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性也得到了肯定和認可，能夠確保高爐噴煤生產(chǎn)能夠長時間的保持高精度、高穩(wěn)定性運行。

【參考文獻】

[1]西門子公司.siwarex_FTA運用[Z].2008.

[2]張明，郭吉仁，李萌，亢濤.SIWAR EX FTA 電子稱重模塊在全自動配料控制中的應(yīng)用[J].玻璃，2008（8）.

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[4]張勝，時吉敏，穆綱.SIWAREX FTA 稱重模塊在耐火材料高精度配料的應(yīng)用[J].計量技術(shù)，2008（8）.

[責任編輯：湯靜]