鞠軍修

（山東鋼鐵股份有限公司，山東濟南，250101）

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配料電氣系統(tǒng)自動化改造

鞠軍修

（山東鋼鐵股份有限公司，山東濟南，250101）

摘要：分析燒結(jié)機配料系統(tǒng)存在的問題，通過采用先進的PLC控制技術(shù)對自控系統(tǒng)升級改造，達到了對燒結(jié)機配料系統(tǒng)精度和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)機；PLC；自控系統(tǒng)

0　前言

配料系統(tǒng)是整個燒結(jié)工藝生產(chǎn)的源頭，它擔負著燒結(jié)機的混合料供應(yīng)任務(wù)，如果配料系統(tǒng)遇到問題，那么燒結(jié)生產(chǎn)都要被迫停止，且配料系統(tǒng)的配料也要準確無誤。由于燒結(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根據(jù)生產(chǎn)的要求隨時變化，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，也會嚴重影響下料的精度，因此，配料系統(tǒng)對于提高燒結(jié)礦的質(zhì)量至關(guān)重要。

1　存在的問題分析

對于高爐生產(chǎn)的穩(wěn)定順行，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，再進行控制，這樣不僅速度慢、調(diào)節(jié)不及時， 而且準確性差。

由于皮帶秤二次儀表經(jīng)常出現(xiàn)故障等原因，此前自控系統(tǒng)一直沒有正常運行。配料控制實際上是由PLC與變頻器共同完成的，PLC控制電機的開停，變頻器通過調(diào)節(jié)電阻對電機進行調(diào)速控制，從而控制下料量的大小。變頻器的調(diào)速電阻安裝在機旁操作箱上，而變頻器與PLC均安裝在控制室內(nèi)，操作工只能在現(xiàn)場手動調(diào)節(jié)調(diào)速電機電阻來進行配料，這給操作工的配料工作帶來很大的困難，同時也影響配料的精度。所以對燒結(jié)配料控制系統(tǒng)進行改造勢在必行。

2　系統(tǒng)升級改造

自控系統(tǒng)的硬件組成包括工控機、高增益A／D轉(zhuǎn)換板、計數(shù)板、D／A轉(zhuǎn)換板、開關(guān)量輸入輸出板及PLC、變頻器。

控制系統(tǒng)的原理圖示于圖1。其中工控機主要對信號進行實時處理、數(shù)據(jù)顯示、趨勢分析、歷史數(shù)據(jù)貯存、配比計算及配料自動控制，并具有校秤、故障報警等功能，；可編程序控制器PLC控制所有設(shè)備的開停；變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變頻調(diào)速，控制配料量?？刂葡到y(tǒng)原理如圖1：

1）工控機對信號的處理

（1）信號采集

信號有稱重傳感器測到的信號和速度傳感器測得的信號。前者為電壓信號(mV)，采樣放大后，變?yōu)?～5V標準信號，經(jīng)A／D轉(zhuǎn)換后，作為重量信號輸入計算機；后者為脈沖信號，經(jīng)光電隔離，整形濾波后變?yōu)闃藴市盘?，?jīng)PCL計數(shù)、數(shù)字濾波后作為速度信號輸入計算機。

（2）信號處理

計算機將采集到的重量信號與速度信號進行積分運算后，得出實際流量。實際流量與設(shè)定流量進行比較，得出偏差，自尋優(yōu)選用PID控制、位式控制后，輸出一電流信號。

（3）信號輸出

計算機將電流信號輸出到PCL，經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換后輸入變頻器內(nèi)，控制變額器輸出信號的大小，即控制相應(yīng)配料原料的下料量。此時，變頻器的調(diào)速不由調(diào)速電阻來決定，而由輸入電流的大小來決定，變頻器的調(diào)速方式由變頻器的功能設(shè)定開關(guān)來決定。

改造后的燒結(jié)機配料自動控制系統(tǒng)采用PLC控制技術(shù)，其核心控制是“配料秤-二次儀表-PLC-變頻器”形成閉環(huán)控制，通過變頻器調(diào)節(jié)寬帶給料機、螺旋給料機來調(diào)節(jié)料流量，以達到設(shè)定的配比，完成配料功能。在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(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

感器測量，通過信號為4～20mA反饋，經(jīng)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(jīng)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(huán)控制，從而使下料量精確。

變頻器和PLC的通信方式是影響配料精度和穩(wěn)定性的制約環(huán)節(jié)。在配料自動控制系統(tǒng)中采用了數(shù)字通信技術(shù)，實現(xiàn)了變頻器的網(wǎng)絡(luò)控制，取得了良好效果。自動控制水平該系統(tǒng)采用低成本自動化改造，在改造設(shè)計中選用國內(nèi)先進智能型稱重控制儀表，淘汰了比較落后的老式國產(chǎn)二次儀表，通過與改造后的 PLC進行直接數(shù)據(jù)交換，完成數(shù)據(jù)采集與PLC指令下達，系統(tǒng)硬件先進合理。應(yīng)用軟件設(shè)計獨特。數(shù)據(jù)采集模型與控制功能模塊化優(yōu)化組合，系統(tǒng)邏輯控制、順序控制、聯(lián)鎖控制、單機回路控制和系統(tǒng)主程序控制聯(lián)網(wǎng)，并連鎖了配料系統(tǒng)設(shè)備與人身安全措施，人機界面，信息共享，其自動控制技術(shù)的全面性和先進性達到國內(nèi)先進水平。

3　改造后效果分析

燒結(jié)機配料控制系統(tǒng)電子配料皮帶秤型號統(tǒng)一、規(guī)格明晰、結(jié)構(gòu)緊湊、外觀新穎、性能優(yōu)越、安裝省時、維修簡捷、操作方便。投運使用半年來的實踐證明，系統(tǒng)稱量準確，配料控制效果好，單機稱量準確度由改造前的±2.0%提高到±0.5%，系統(tǒng)配料累計控制誤差由改造前的4.5%減少到1.0%以內(nèi)，改造后的燒結(jié)配料系統(tǒng)與國內(nèi)外同類裝備相比（如秤體結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)控制、功能特點、維護操作、技術(shù)指標、性能價格比等）達到了國內(nèi)外先進水平。

技術(shù)經(jīng)濟指標根據(jù)改造前后車間有關(guān)生產(chǎn)統(tǒng)計資料和數(shù)據(jù)分析情況比較： （1）按配料準確度每提高1.0%對燒結(jié)礦合格率貢獻0.5%，改造后的2014年生產(chǎn)入爐燒結(jié)礦349.34萬噸，配料準確度比改造前的2013年提高了3.0%，則燒結(jié)礦產(chǎn)量提高了5.24萬噸；（2）燒結(jié)礦堿度穩(wěn)定率2014年為92.01%，比公司目標計劃提高了2.01%，比改造前的2013年提高了2.27%；（3）燒結(jié)礦平均轉(zhuǎn)鼓強度由改造前的75%提高到改造后的76.13%，同時篩分指數(shù)比原來有較大改善，-5mm粒度級含量也明顯降低；（4）燒結(jié)礦配料合格率2014年為93.85%，比公司目標計劃提高1.85%，比改造前的2013年提高2.29%。 所以，該系統(tǒng)改造后的2014年燒結(jié)生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標也完全達到了國內(nèi)同類先進水平，實踐證明，改造是成功的。

Automation of electric system batching

Ju Junxiu
(Shandong Iron & Steel Limited by Share LtdShandong Ji'nan,250101)

Abstract：The analysis of the existing batching system of sintering machine,the upgrading of control system through the use of advanced PLC control technology,to achieve the accuracy and stability of the batching system of sintering machine.

Keywords：sintering machine;PLC;automatic control system