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        燒結(jié)機(jī)自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2018-08-18 11:06:32秦興李傳軍劉永
        科學(xué)與財(cái)富 2018年22期

        秦興 李傳軍 劉永

        摘 要:本文結(jié)合燒結(jié)機(jī)配料系統(tǒng)燒以智能稱量系統(tǒng)的物料流量檢測為基本原理,配料系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)硬件配置、軟件配置、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與通信、以及優(yōu)化控制系統(tǒng);又說明了給料量配比自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),最后介紹了自動(dòng)配料系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。

        關(guān)鍵詞:燒結(jié)機(jī);動(dòng)配料;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        1.前言

        配料系統(tǒng)是整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)的源頭,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)出現(xiàn)問題,那么整個(gè)燒結(jié)生產(chǎn)就要被迫停止,如果配料發(fā)生偏差,燒結(jié)礦質(zhì)量則會(huì)受到影響。

        2.配料系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)配置

        2.1硬件配置

        自動(dòng)化控制系統(tǒng)是基礎(chǔ)級(jí)自動(dòng)化,包括PLC控制裝置,HMI監(jiān)控系統(tǒng)等。該系統(tǒng)由一個(gè)操作員站和一個(gè)現(xiàn)場控制站組成?,F(xiàn)場控制站采用ModiconTSXQuantum系列PLC,分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),TCP/IP通訊協(xié)議。

        2.2軟件配置

        監(jiān)控軟件采用功能強(qiáng)大的Citect軟件,可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)過程監(jiān)控和監(jiān)督控制、報(bào)警和報(bào)警管理、歷史數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)過程控制等。

        2.3網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與通信

        整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分為控制級(jí)和監(jiān)控管理級(jí)兩級(jí)控制??刂茖油ㄟ^光纖將配料PLC與其他系統(tǒng)PLC相連,構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)網(wǎng),通信速率為100Mb/s。配料系統(tǒng)主站通過同軸電纜連接到遠(yuǎn)程變電站;所有變頻器通過MB+網(wǎng)絡(luò)連接到PLC。MB+子網(wǎng)。監(jiān)控管理層采用C/S結(jié)構(gòu),并通過交換機(jī)與各個(gè)PLC實(shí)時(shí)通訊。并考慮在主開關(guān)上留下另一個(gè)燒結(jié)機(jī)接口和輔助系統(tǒng)接口。如果增加一個(gè)工廠級(jí)信息管理網(wǎng)絡(luò),可以使用光纖以太網(wǎng)通過數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接到生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的快速查詢和共享。

        2.4優(yōu)化控制系統(tǒng)

        配料優(yōu)化控制系統(tǒng)由優(yōu)化的配料和成分控制系統(tǒng)組成。系統(tǒng)根據(jù)原材料分析成分,參與的原材料產(chǎn)品名稱,成品分析數(shù)據(jù)和成品目標(biāo)成分自動(dòng)計(jì)算配料系統(tǒng)的配料比例,并根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)將比例分配給各比例尺用戶的需求和生產(chǎn)習(xí)慣。優(yōu)化的配料系統(tǒng)由優(yōu)化的配比篩選和優(yōu)化的配料篩選組成:優(yōu)化的配料篩選包括產(chǎn)品名稱選擇,手工設(shè)定比例和成分預(yù)測,成分系統(tǒng)計(jì)算比例,實(shí)際采用比例,含水量和物料設(shè)定量,每種材料的實(shí)際用量,故障顯示,這部分主要用于監(jiān)測不同物料;配料篩選的優(yōu)化包括選礦類型,運(yùn)行狀態(tài),切割的自動(dòng)/手動(dòng)設(shè)置,配料設(shè)定值的偏差,物料供給量的校正,這部分屏幕主要針對(duì)監(jiān)視每個(gè)配料秤。

        3.給料量配比自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        自動(dòng)控制系統(tǒng)包括PLC控制器和HMI監(jiān)控屏幕。HMI監(jiān)控屏幕顯示了六種類型的材料:鐵原料,焦炭粉,煤炭,除塵,石灰石和返回礦石??偣灿?3個(gè)材料名稱。和料位筒倉。點(diǎn)擊屏幕上的垃圾箱可以輸入和切出垃圾箱。每個(gè)倉的相應(yīng)倉回收器和皮帶秤根據(jù)倉的輸入和輸出來確定倉的開始和停止。

        HMI監(jiān)控畫面中的表格顯示的自動(dòng)配料數(shù)據(jù)可由操作員方便地控制和記錄。表中包含原料混合料預(yù)混料的總量和實(shí)際量,各輔料的比例,各料倉的比例,設(shè)定值和出料量的實(shí)際值。配料系統(tǒng)的控制方式分為單控制和串級(jí)控制。兩種控制方法的輸入?yún)?shù)不同,但都是通過批處理表輸入的。控制程序?qū)⒆詣?dòng)計(jì)算輸入數(shù)據(jù)下的材料數(shù)量。

        當(dāng)配料系統(tǒng)選擇單一控制時(shí),操作員在料料數(shù)量設(shè)定欄中輸入預(yù)混料設(shè)定值和其他輔料分配比率,并輸入料倉分配比例欄中各料倉所需配比百分比。對(duì)于每個(gè)輸入值,控制程序根據(jù)計(jì)算方法自動(dòng)計(jì)算每個(gè)物料倉的重量。配料系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),根據(jù)設(shè)定的重量比例稱量輸入料倉的相應(yīng)配料秤,不再操作料倉配料秤。當(dāng)配料系統(tǒng)選擇級(jí)聯(lián)控制時(shí),操作人員只需要在料位設(shè)定值欄輸入預(yù)混料設(shè)定值和其他輔料分配比例,不需要設(shè)置料位分配比例,控制程序基于輸入筒倉自動(dòng)分配比例和相應(yīng)的待排料量,同時(shí)自動(dòng)分配最終筒倉作為調(diào)整箱,用于補(bǔ)償物料偏差總量的變化確保待排放物料的穩(wěn)定性。配料系統(tǒng)只進(jìn)入料倉,當(dāng)運(yùn)行中料倉水位低于報(bào)警值或配料秤不合格時(shí),料倉將自動(dòng)切斷,控制程序會(huì)自動(dòng)再次自動(dòng)分配料倉比例。確保飼喂量的穩(wěn)定性和連續(xù)性。

        通過單控和串級(jí)控制,計(jì)算每個(gè)料倉的物料設(shè)定值。根據(jù)設(shè)定值,PLC使用內(nèi)部PID控制器來調(diào)整變頻器的配料秤的轉(zhuǎn)速。該調(diào)整過程形成閉環(huán)控制回路。穩(wěn)定的連續(xù)配料以確保系統(tǒng)的實(shí)際波動(dòng)量在允許的范圍內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行過程中出現(xiàn)稱重儀表或變頻故障時(shí),程序?qū)⑼V瓜鄳?yīng)的配料秤控制回路并切出相應(yīng)的料倉。同時(shí),級(jí)聯(lián)控制程序?qū)⒅匦路峙淞蟼}比率,單個(gè)控制器需要操作員進(jìn)一步手動(dòng)調(diào)整。

        4.自動(dòng)配料系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

        智能電子皮帶秤是一種帶電子稱重裝置的單機(jī)計(jì)量輸送帶。它主要由主動(dòng)從動(dòng)輥,環(huán)形帶,擺線針輪減速器,物料擋板和稱重傳感器組成。電子皮帶秤的信號(hào)輸入到ModiconTSXPremium稱重模塊,編程人員可對(duì)程序進(jìn)行編程,以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)零,間隔調(diào)整,編碼校準(zhǔn),靜態(tài)校準(zhǔn),電流輸出和通信功能。電子皮帶秤配有偏差裝置,確保皮帶輸送機(jī)長時(shí)間運(yùn)行狀態(tài)良好。支點(diǎn)采用無摩擦橡膠耳軸支架,線性好,使用壽命長,防水防塵防腐性能強(qiáng),環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng),傳感器采用雙層氮?dú)獬涮蠲芊猓€(wěn)定性好,不易損壞破損。自動(dòng)配料系統(tǒng)上電后,皮帶驅(qū)動(dòng)電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng),微處理器根據(jù)當(dāng)前操作控制電機(jī)速度。料斗中的物料落在下料區(qū)域,通過皮帶運(yùn)送到稱重區(qū)域。皮帶上的物料由電子皮帶秤稱重。稱重傳感器根據(jù)所施加的力的大小輸出電壓信號(hào),并由變送器放大以輸出與材料重量成比例的測量水平信號(hào)。該信號(hào)被送到上位機(jī)的接口,經(jīng)采樣后轉(zhuǎn)換成流量信號(hào),當(dāng)前流量值顯示在上位機(jī)上。同時(shí)將這個(gè)流量信號(hào)發(fā)送到PLC接口,與主機(jī)設(shè)定各種配料給定值進(jìn)行比較,然后調(diào)節(jié)運(yùn)行,將控制量發(fā)送到變頻器,以改變變頻器輸出值,從而改變驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度。調(diào)整給定量使其等于設(shè)定值并完成自動(dòng)批處理過程。自動(dòng)配料系統(tǒng)的組成如圖3所示。

        在流量實(shí)際控制中采用工業(yè)控制中應(yīng)用最為廣泛的PID調(diào)節(jié),根據(jù)流量偏差,利用比例、積分和微分計(jì)算出控制量進(jìn)行控制,控制量輸入和輸出(誤差)之間的關(guān)系在時(shí)域中可表示為

        式中,e(t)表示誤差、控制器輸入;u(t)是控制器的輸出;kp為比例系數(shù);Ti為積分時(shí)間常數(shù);Td為微分時(shí)間常數(shù)。圖2為系統(tǒng)流量PID閉環(huán)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)圖。在生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)時(shí),以主料成分的流量計(jì)量為依據(jù),根據(jù)生產(chǎn)工藝要求,通過上位機(jī)設(shè)定出總流量及主、輔料配比參數(shù),按配方比例摻雜其余輔料。流量計(jì)量控制是計(jì)量偏差與變頻調(diào)速的結(jié)合,具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠和調(diào)整方便等優(yōu)點(diǎn)。

        5.結(jié)束語

        自動(dòng)配料系統(tǒng)的正常運(yùn)行是燒結(jié)礦品位穩(wěn)定的前提條件,提高了配料的精確度,該系統(tǒng)運(yùn)行可靠,性能穩(wěn)定,保證了該廠燒結(jié)礦質(zhì)量的穩(wěn)步提高。

        參考文獻(xiàn):

        [1]黃金鳳,李占賢.基于現(xiàn)場總線的微機(jī)配料系統(tǒng)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用,2016,21(3):35-36.

        [2]王建民,孫鐵強(qiáng).工控軟件的VC語言開發(fā)及微機(jī)配料軟件的設(shè)計(jì)[J].河北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2016,S1,25-27.

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