燒結(jié)自動配料控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

1、燒結(jié)自動配料控制系統(tǒng)的原理與應(yīng)用2009-8-1714:55:00 濟南鋼鐵總公司自動化部劉輝劉青鳳供稿摘要：本文介紹了燒結(jié)配料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，以及應(yīng)用中岀現(xiàn)的問題和解決方法。關(guān)鍵詞：自動配料、自動控制Abstract:This paper introduces working principle,and configuration of system,and how to solve the problems in applications.、Automatic controlKey words:Automatic proportioning前言眾所周知，燒結(jié)廠配料系統(tǒng)是整個燒結(jié)生產(chǎn)的源頭

2、，它擔(dān)負(fù)著所有燒結(jié)機的混合料供應(yīng)任務(wù)，如果配 料系統(tǒng)遇到問題，那么整個燒結(jié)生產(chǎn)都要被迫停止，而且配料系統(tǒng)的計算也要準(zhǔn)確無誤，因為燒結(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，而且在 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(yán)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。一、配料系統(tǒng)的工作原理1、配料原理在冶金行業(yè)中，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(zhǔn)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)

3、節(jié)不及時，而且準(zhǔn)確性差。引入計算機控制以后，提高了控制速度和配比的準(zhǔn)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，信號為420mA,直接送Quantum 的模擬量輸入模塊上，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420mA的信號給變頻器上，形成閉環(huán)控制，從而使下料量精確。工藝流程如圖1所示。m 9關(guān)盤配卜'斛系統(tǒng)工藝洗程圖配料

4、69;皮苗檸巾嚨M N棟力傳陋K J Ml血門：5 -BiHHii 16：? -fiMHAj -唱機如圖配料系統(tǒng)工藝流程圖:BC科 4、皮帝 b&<rz> fpo-b&疔 >恒飛o配皮帶2、配料系統(tǒng)控制原理圖:稿爺量給定FBJ調(diào)節(jié)器變頻調(diào)速-電機4給料裝置rk廠' 11流量換茸皮帶秤稱量信號Y1r1字際瞬時疣星小輸送皮帶秤L、配料系統(tǒng)程序框圖配料系統(tǒng)電氣部分啟動停止1闕筒啟動1解圓盤停止t上位按詡)4v延時WS苴他各圓盤順次延時停止irV配-2皮帶啟動2系列皮帶稱延時停止延時1詰1配2皮帶軸延時停止自動忌2條列皮帶稱啟動各圓盤順次延時啟St (2#.

5、4#配料系統(tǒng)儀表部分三、配料系統(tǒng)控制方式和控制模型該配料系統(tǒng)中，自動配料有兩種控制方式，本地控制和遠(yuǎn)程控制，本地控制是操作工根據(jù)生產(chǎn)要求和經(jīng) 驗直接從上位輸入配料設(shè)定值，遠(yuǎn)程控制是由模型計算得到各種配料的設(shè)定值，再根據(jù)每種物料的比例計 算得到各料倉的配料設(shè)定值。配料系統(tǒng)中最復(fù)雜和最重要、要求最高的要屬模型計算，本系統(tǒng)主要使用一級模型：主要有燒結(jié)混合 料量控制模型、燃料比率控制模型、返礦比率控制模型等：I燒結(jié)機混合料量控制模型是為保持在線控制燒結(jié)機混合料倉中的料位為常數(shù)而設(shè)計的一級過程模型。I燃料比率控制模型是在線控制混合料中燃料的比率，模型充分考慮到碳元素和水分的含量，使燒結(jié)礦中碳的含量保持恒

6、定，控制燒結(jié)生產(chǎn)中的固體燃料消耗。I返礦比率控制模型是使返礦在燒結(jié)混合料中的比率盡可能保持恒定。四、電子皮帶秤在配料系統(tǒng)中的應(yīng)用配料系統(tǒng)采用南京創(chuàng)豐的 CF2001型電子皮帶秤，其稱重傳感器的 420mA信號直接引入QUANT UM的模擬量輸入模塊，因此，程序中作了校零、實物校驗、零點鑒別、斜率修正等程序，相應(yīng)的在上位機上的畫面中也有每一個秤的校秤畫面，校秤時，畫面和現(xiàn)場配合完成。正常生產(chǎn)時，有時需要修改程序、 系統(tǒng)升級改造以及一些意外的情況，要求PLC停止、重新下裝程序，這樣校稱畫面的一些設(shè)定值和計算值會丟失，使皮帶稱不能正常工作。這時，計量技術(shù)人員不得不重新進行人工校秤，配料系統(tǒng)共28個皮

7、帶秤，校秤操作手續(xù)煩瑣，如果每次 PLC斷電都要重新校秤，那么勢必會增加停機時間，影響生產(chǎn)的正常進 行。實際生產(chǎn)中，可以將最新的每一個校秤畫面拷屏、保存下來，當(dāng)不得不停機時，不用重新校秤，直接 在畫面手動置零”處，參照以前的保存文件輸入校零值，在斜率輸入框內(nèi)輸入每一個秤的斜率即可，只需 幾分鐘的時間。因此在編制程序時，要充分考慮各種情況的發(fā)生，充分完善程序的功能。五、配料系統(tǒng)軟件配置和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建1軟件配置：Quantum PLC 系統(tǒng)采用的編程軟件是 Concept 2.5, 采用功能塊的編程方式， Concept軟件有32 位模擬器，可以在線仿真。服務(wù)器和上位監(jiān)控軟件采用施奈德電氣 Monit

8、or Pro7.2 ，MP7.2采用ModBus TCP/IP 通訊協(xié)議將 各PLC系統(tǒng)連接起來，從現(xiàn)場設(shè)備采集數(shù)據(jù)，再從上位上顯示岀來，或從上位寫數(shù)據(jù)到PLC上，有著可靠性、標(biāo)準(zhǔn)性、集成性、實用性和高效性的特點。2 、網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與通訊：該系統(tǒng)由 3 層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：以太網(wǎng)、 MB+ 網(wǎng)、遠(yuǎn)程 IO 網(wǎng)。l 以太網(wǎng)：PLC 主機通過 140 NOE 771 10 模塊接到交換機上，交換機通過單模光纖與其他交換機連接成光纖 環(huán)網(wǎng)，上位機也通過以太網(wǎng)接到交換機上。l MB+ 網(wǎng)：由于整個燒結(jié)系統(tǒng)的各 PLC 分布廣，距離遠(yuǎn)，要通過 MB+ 網(wǎng)絡(luò)連接起來， Modbus Plus 可組態(tài) 64 個節(jié)點，節(jié)點的組態(tài)可通過 Concept 軟件的 PeerCop 來實現(xiàn)，每個組態(tài)的 PeerCop 指定一個寄存器， 該寄存器長度為 16 位數(shù)字量，這種數(shù)據(jù)傳輸形式特別適合 PLC 之間傳輸狀態(tài)信息以及 Modbus Plus 網(wǎng) 絡(luò)上分布式節(jié)點之間的通信。l RIO 網(wǎng)：RIO 網(wǎng)是一個高速( 1.544Mb/s )局域網(wǎng)絡(luò)，傳輸介質(zhì)采用同軸電纜，在本系統(tǒng)中采用介質(zhì)冗余的方 式。當(dāng)一個通道有通訊故障時， 系統(tǒng)自動轉(zhuǎn)到另一個通道， 確保了 PLC 與遠(yuǎn)程 I/O 之間數(shù)據(jù)采集與控制的 正常進行。六、小結(jié)在配料儀表系統(tǒng)的程序中，既有一級模型的計算，也有各種控制方式