蔡軍虎

摘 要：自動(dòng)配料系統(tǒng)是一種在線測(cè)量動(dòng)態(tài)計(jì)量系統(tǒng)，集輸送、計(jì)量、配料、定量等功能于一體，在建材、化工、冶金、礦山、電力、食品、飼料加工等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。本文就料場(chǎng)管理智能化的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：料場(chǎng)；智能化；管理

一、系統(tǒng)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用背景

煉鐵廠老原料場(chǎng)主要是為3臺(tái)120平方米和2臺(tái)60平方米燒結(jié)機(jī)備料，而這5臺(tái)燒結(jié)機(jī)又直接給3座1750高爐上燒結(jié)礦，配料質(zhì)量的高低直接關(guān)系到燒結(jié)、煉鐵等關(guān)鍵的生產(chǎn)工序，而原有的配料過(guò)程中，由于料種較多且其中水分各有差異，無(wú)法在配料過(guò)程中將水分差異帶來(lái)的影響消除，卸料小車的控制方式也是機(jī)旁手動(dòng)操作，對(duì)料位更換、準(zhǔn)確卸料等都不能及時(shí)準(zhǔn)確地控制，而在中和料混勻方面更是采用單機(jī)配料模式，中和料的質(zhì)量很不穩(wěn)定，SiO2的偏差一般情況下都要大于3.0，直接影響到燒結(jié)礦的質(zhì)量。

通過(guò)查閱文獻(xiàn)檢索和實(shí)地考察研究，最終確立了開(kāi)發(fā)“料場(chǎng)智能化預(yù)配料系統(tǒng)”的研究和實(shí)施方案。采用卸料小車的自動(dòng)定位技術(shù)，上料系統(tǒng)的多種物料在線水分自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，并自主開(kāi)發(fā)了預(yù)配料控制模型，完善了配料控制程序。經(jīng)過(guò)一系列的技術(shù)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，提高了自動(dòng)控制水平，達(dá)到智能化預(yù)配料的目的，從而提高混勻礦的質(zhì)量。

二、料場(chǎng)智能化的主要內(nèi)容

料場(chǎng)預(yù)配料系統(tǒng)智能化主要包括硬件設(shè)備和控制系統(tǒng)兩個(gè)方面的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，采用并開(kāi)發(fā)了以下幾項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

2.1卸料小車自動(dòng)定位技術(shù)的應(yīng)用

系統(tǒng)將檢測(cè)的卸料小車位置信息通過(guò)以太網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸?shù)交靹騊LC系統(tǒng)的內(nèi)存地址，供后續(xù)的控制功能使用。

2.2在線水分檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用

料場(chǎng)各種礦粉都是露天堆放。中和料預(yù)配料采用重量自動(dòng)配料方法，按照計(jì)劃配比設(shè)定配料量，由皮帶秤檢測(cè)的礦粉重量自動(dòng)控制圓盤(pán)給料。影響因素有天氣變化、料層變化、進(jìn)廠物料水分的波動(dòng)等因素，料場(chǎng)礦粉的水分經(jīng)常變動(dòng)，影響到實(shí)際配比的變化，從而使得中和料偏離目標(biāo)配比，在配料過(guò)程中由于水分的變動(dòng)，礦粉干基配入量變化，導(dǎo)致中和料成分波動(dòng)。如果能實(shí)現(xiàn)上料時(shí)對(duì)礦粉水分進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，將對(duì)穩(wěn)定中和料質(zhì)量發(fā)揮作用。

對(duì)于含鐵原料的水分檢測(cè)，目前比較成熟的技術(shù)還是采用紅外水分儀。在開(kāi)發(fā)在線水分檢測(cè)系統(tǒng)之前，我們已實(shí)現(xiàn)了卸料小車的自動(dòng)定位，卸料車的位置信息已通過(guò)以太網(wǎng)傳入混勻配料的PLC內(nèi)存地址，通過(guò)信息處理，PLC系統(tǒng)能實(shí)時(shí)判斷卸料小車當(dāng)前所處的倉(cāng)位。水分檢測(cè)計(jì)算機(jī)接入了原料以太網(wǎng)，檢測(cè)的水分值最終也是傳入混勻PLC做控制用。因此通過(guò)以太網(wǎng)將卸料小車當(dāng)前所處的料倉(cāng)號(hào)實(shí)時(shí)地傳入水分檢測(cè)計(jì)算機(jī)，水分檢測(cè)計(jì)算機(jī)根據(jù)堆料前各料倉(cāng)設(shè)定的物料名稱實(shí)時(shí)變換紅外水分儀的標(biāo)定線，再通過(guò)卸料小車前面皮帶上的計(jì)量秤判斷當(dāng)前皮帶上是否來(lái)料，保證了各物料水分檢測(cè)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性。自主編制了PLC與水分處理計(jì)算機(jī)之間的通訊程序，為水分檢測(cè)計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)提供物料種類、流量信息、堆料量等信息，水分計(jì)算機(jī)根據(jù)這些信息完成各種物料的水分檢測(cè)及數(shù)據(jù)處理，從而實(shí)現(xiàn)多種物料的在線自動(dòng)測(cè)水功能。

2.3混勻配料模型的開(kāi)發(fā)

混勻配料工序是穩(wěn)定中和料的關(guān)鍵工序，在這個(gè)關(guān)鍵工序中如何確保配比的精確性和消除水分對(duì)配比的影響是穩(wěn)定中和料質(zhì)量的關(guān)鍵，混勻配料模型的開(kāi)發(fā)是建立在小車定位和在線測(cè)水兩大項(xiàng)目成功實(shí)施的基礎(chǔ)之上的，開(kāi)發(fā)的目的是提高配料精度和消除水分波動(dòng)對(duì)中和料質(zhì)量的影響。

2.3.1總量分配模型。此功能是在單機(jī)配料功能上做了完善，新增了總量設(shè)定和配比、水分設(shè)定功能，操作只需按輸入為消除人工機(jī)旁操作卸料車行走存在的安全除患，同時(shí)為料批總量和每種物料的配比以及原始水分值后，可開(kāi)機(jī)自動(dòng)堆實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控卸料小車的位置，實(shí)現(xiàn)卸料小車的遠(yuǎn)程自動(dòng)定料。另外針對(duì)自動(dòng)開(kāi)機(jī)時(shí)波動(dòng)大的情況，對(duì)圓盤(pán)的PID控制程位，在老原料場(chǎng)預(yù)配料室料倉(cāng)上部安裝了卸料小車位置檢測(cè)的序進(jìn)行優(yōu)化，采用剛開(kāi)機(jī)時(shí)和正常生產(chǎn)時(shí)兩套不同的控制方定位系統(tǒng)，即在卸料小車中間安裝一條格雷母線。完成卸料小案，剛開(kāi)機(jī)時(shí)對(duì)輸出上限進(jìn)行限制，將調(diào)節(jié)器的靈敏度度降車的實(shí)時(shí)位置檢測(cè)，位置信息進(jìn)入PLC系統(tǒng)。硬件安裝完成低，防止剛下料時(shí)的大起大落；下料平穩(wěn)后解除輸出上限的限后，由相關(guān)技術(shù)人員自主完成了定位系統(tǒng)的程序編制。制，并根據(jù)控制需要切換到滿足控制精度和平穩(wěn)性的調(diào)節(jié)器?，F(xiàn)場(chǎng)格雷母線位置檢測(cè)包括地址編碼發(fā)射器，地址編碼接。

2.3.2分段變流量模型。中和料在造堆的過(guò)程中，隨著料收器，格雷母線，天線箱四個(gè)部分。格雷母線位移傳感器以相堆的升高，物料的偏析程度也越來(lái)越大，這種情況會(huì)造成物料互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來(lái)進(jìn)行通中粒度較大的物料大量滾落到料堆兩側(cè)，導(dǎo)致再往燒結(jié)取料時(shí)信，并在通信的同時(shí)檢測(cè)到天線箱在格雷母線長(zhǎng)度方向上的位就會(huì)出現(xiàn)粒度分布不均、成份不穩(wěn)定，影響燒結(jié)。分段變流量置，可以不間斷的測(cè)試位置，實(shí)現(xiàn)連續(xù)的位置測(cè)試及定位。該功能就是針對(duì)這一情況，從開(kāi)始堆料到結(jié)束，配料總料批自動(dòng)根據(jù)已造堆量分階段遞增，提高每層層厚，降低物料偏析造成的粒度分布不均的問(wèn)題。

2.3.3干基配料模型。干基配料模型，就是根據(jù)水分儀檢測(cè)上料礦粉的水分，在堆料過(guò)程水分實(shí)時(shí)調(diào)整補(bǔ)償，在堆料過(guò)程中實(shí)時(shí)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)各礦粉的實(shí)時(shí)干基配比準(zhǔn)確和整個(gè)大堆各物料配比的準(zhǔn)確，消除礦粉水分變動(dòng)對(duì)配料造成的偏差，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)配料。混勻PLC系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)與水分檢測(cè)計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，根據(jù)過(guò)去階段時(shí)間檢測(cè)的加權(quán)平均水分來(lái)調(diào)整后續(xù)堆料的濕基配比，保證每一堆料嚴(yán)格按干基配比配料，保證中和料成份的穩(wěn)定。

2.3.4模型的操作。在堆料前期，人工選擇料倉(cāng)礦粉種類，人工輸入大堆濕重、物料水分（M1）、物料化學(xué)成分（TFe、Si02）、計(jì)劃配比，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出大堆Si02%，初設(shè)配比（P1），礦粉計(jì)劃干基量、干基總量等。選擇手動(dòng)狀態(tài)，即在堆料過(guò)程中可以人工輸入調(diào)整干基配比、調(diào)整水分、執(zhí)行配比自動(dòng)。選擇自動(dòng)狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)水分檢測(cè)系統(tǒng)上傳的每階段每種礦粉加權(quán)水分，自動(dòng)計(jì)算調(diào)整干基配比、調(diào)整水分、執(zhí)行配比。隨著原料混勻效果明顯改善，中和料質(zhì)量提高，燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量指標(biāo)有了明顯改善。中和料σSi02降至0.15左右。燒結(jié)礦σ Si02隨著中和料成分的穩(wěn)定，逐步降低，達(dá)到0.1的水平。

三、應(yīng)用效果

1）小車自動(dòng)定位技術(shù)的開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控卸料小車，解決了機(jī)旁操作卸料小車存在的安全隱患，同時(shí)解決了這種人工操作自動(dòng)化水平較低，容易出現(xiàn)錯(cuò)倉(cāng)、混料的情況給生產(chǎn)帶來(lái)的嚴(yán)重影響，杜絕了混料事故。

2）原料水分自動(dòng)檢測(cè)項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了多料種的實(shí)時(shí)檢測(cè)，保證水分檢測(cè)的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，消除了水分對(duì)給中和料帶來(lái)的影響，為指導(dǎo)生產(chǎn)提供了科學(xué)數(shù)據(jù)。

3）干基配料的開(kāi)發(fā)成功，實(shí)現(xiàn)了按干基配比進(jìn)行配料，系統(tǒng)自動(dòng)根據(jù)一段時(shí)間內(nèi)物料的加權(quán)平均水分對(duì)后續(xù)的配比進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，保證了中和料成份的穩(wěn)定，解決了物料水分波動(dòng)對(duì)中和料質(zhì)量的影響。

4）此系統(tǒng)的整體投入運(yùn)行進(jìn)一步提高了自動(dòng)控制水平，保障了混勻礦中和料的穩(wěn)定，提高了燒結(jié)礦質(zhì)量，減少了勞動(dòng)力投入，取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

四、結(jié)束語(yǔ)

料場(chǎng)智能化預(yù)配料系統(tǒng)應(yīng)用后，運(yùn)行穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控卸料小車，解決了機(jī)旁操作卸料小車存在的安全隱患，杜絕了錯(cuò)倉(cāng)、混料情況的發(fā)生；實(shí)現(xiàn)了對(duì)多料種水分的實(shí)時(shí)檢測(cè)，消除了水分對(duì)中和料帶來(lái)的影響；實(shí)現(xiàn)了按干基配比進(jìn)行配料，保證了中和料成分的穩(wěn)定；進(jìn)一步提高了料場(chǎng)的自動(dòng)化控制水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]衛(wèi)潔瓊. 自動(dòng)配料控制系統(tǒng)及其算法研究[D].太原理工大學(xué)，2010.

[2]施大發(fā). 分布式自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D].湖南大學(xué)，2005.

[3]羅首章，丁守虎，劉永順，趙永剛.寶鋼料場(chǎng)智能化管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)[J].寶鋼技術(shù)，2000（04）：31-36.