某鋼廠燒結(jié)礦配料的計算辦法以及常用配料機械的工作原理

1．鋼廠燒結(jié)礦現(xiàn)場采用的配料計算方法有哪幾種？

現(xiàn)場配料計算方法，歸納起來大致有如下幾種：（1）反推計算法

首先應根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗假定配料比，并根據(jù)各種物料的水分、燒損、化學成分等項原始數(shù)據(jù)，計算燒結(jié)礦的化學成分，看其是否滿足規(guī)定指標要求，如不適應，再進一步進行調(diào)整驗算，直到滿足要求為止。該法一是要根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗假定配料比，二是要進行多次調(diào)整驗算，因此也很麻煩。

（2）分析計算法

該種方法是通過已知數(shù)據(jù)列出數(shù)個方程聯(lián)立求解，雖然能滿足配料要求，但運算仍較麻煩。

（3）行列式計算法

該計算方法在解方程組時比較方便，但對行列式不太熟練的人計算仍較麻煩。（4）單燒計算法

單燒法是首先將各種礦粉進行單燒法計算列成表，然后進行綜合計算。該種方法計算較為簡便，但原料化學成分波動較大時不宜采用該方法。

（5）圖解計算法

圖解計算法又分三元圖解法和單燒圖解法。圖解法的優(yōu)點是簡捷。三元圖解法用于一次配料最為合適，但超過三元就不行了。單燒圖解法仍然不適于用在原料成分波動較大的場合。

（6）快速調(diào)整計算法

快速調(diào)整計算法又分為有效CaO（SiO2）計算法和影響系數(shù)計算法。目前在這幾種方法中，快速調(diào)整計算方法是較好的方法，尤其是影響系數(shù)計算法更好。

2．何謂影響系數(shù)計算法？

其計算公式如下：

（1）原料配比波動±1%，影響燒結(jié)礦TFe的計算公式：

w(TFe)w(TFe殘存i外）（Pi1）w（TFei）（1Wi）w（TFe0）

（P1）（1W）（1I）iigii外式中w(TFe)燒結(jié)礦TFe含量的波動值，%；

w（TFei外）除i種原料外各種礦粉帶入的鐵量之和，%；

Pii種原料濕配比，%；w(TFei)i種原料的含鐵量，%；Wii種原料的水分，%；

殘存i外除i種原料外各種原料的殘存量之和，%；

Igii種原料的燒損，%；

w(TFe0)計算的燒結(jié)礦TFe含量，%。（2）原料配比波動±1%，影響燒結(jié)礦堿度的計算公式：

Rw(CaOw（SiOi外R0

（Pi1）w（SiO2i）（1Wi）2i外）R燒結(jié)礦R的波動值，%；

）（Pi1）w（CaOi）（1Wi）式中：

w(CaO和，%；

i外）、wSiO2i外配比中除i種原料外各種原料帶入的CaO、SiO2之

Pii種原料濕配比，%；

w(CaOi)、w（SiO2i）i種原料含CaO、SiO2之和，%；Wii種原料的水分，%；R0計算的燒結(jié)礦堿度值，%。

（3）鐵料含鐵波動±1%，影響燒結(jié)礦TFe的計算公式：

w（TFe）P（1W）（w（TFe）1）w(TFe)w（TFe）

殘存P（1W）（1I）i外iii0i外iigi式中w（TFe）燒結(jié)礦TFe含量的波動值，%；

w（TFei外）配比中除i種礦粉外各種礦粉帶入的鐵量之和（干基），%；

Pii種原料濕配比，%；w(TFei)i種原料的含鐵量，%；

Wii種原料的水分，%；

殘存i外除i種原料外各種原料的殘存量之和，%；

Igii種原料的燒損，%；

w（TFe0）計算的燒結(jié)礦TFe含量，%。

（4）原料SiO2波動±1%，影響燒結(jié)礦堿度的計算公式：

RR0

w（SiO）P（w（SiO）1）（1W）2i外i2iiw(CaO)式中R燒結(jié)礦的堿度波動值，%；

，%；w(CaO)各種原料含CaO之和（干基）

w（SiO2i外）配比中除i種原料外各種原料含SiO2之和（干基），%；Pii種原料濕配比，%；

w(SiO2i)i種原料SiO2含量，%；Wii種原料的水分，%；

R0計算的燒結(jié)礦堿度值，%。

（5）原料CaO波動±1%，影響燒結(jié)礦堿度的計算公式：

w（CaORi外）P（1）（1Wi）iw（CaOi）R0

w（SiO2）式中：R燒結(jié)礦的堿度波動值，%；

，%；w(SiO)各種原料含SiO2之和（干基）

2w（CaOi外）配比中除i種原料外各種原料含CaO之和（干基），%；

Pii種原料濕配比，%；

w（CaOi）i種原料CaO含量，%；

Wii種原料的水分，%；R0計算的燒結(jié)礦堿度值，%。

3．配料系統(tǒng)主要有哪些設(shè)備？對配料設(shè)備有哪些要求？

配料系統(tǒng)的設(shè)備主要有配料礦槽、給料設(shè)備和皮帶電子秤或核子秤等。配料使用的設(shè)備要求下料暢通、料量均勻、穩(wěn)定和便于調(diào)節(jié)。4．給料設(shè)備的作用是什么？給料設(shè)備通常有哪些類型？

給料設(shè)備的作用是根據(jù)使用計劃，按比例將原料從貯礦槽給出，通常有圓盤給料機、圓輥給料機、板式給料機、電振給料機、葉輪給料機、螺旋給料機和擺式給料機等類型。

5．配料設(shè)備通常由哪些裝置組合而成？

目前常用的配料設(shè)備由圓盤給料機和皮帶電子秤或核子秤組合而成。另外，適用于黏性不大的物料的皮帶給料機，用于配料少的粉狀細粒物料（如生石灰）的定量螺旋給料機以及定量圓盤給料機等也在部分廠家得到應用。6．采用圓盤給料機制粒有何優(yōu)缺點？

優(yōu)點：給料粒度范圍較大（0~50mm）、給料均勻準確、調(diào)整容易、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠、管理方便；缺點：構(gòu)造較復雜、價格較高。

7．圓盤給料機按其傳動機構(gòu)是否封閉，可分為哪兩種形式？各有何特點？

圓盤給料機按其傳動機構(gòu)是否封閉，分為封閉式和敞開式兩種。封閉式圓盤給料機傳動的齒輪與軸承等部件裝在剛度較大的密封箱殼中，因而有著良好的潤滑條件，檢修周期長，但設(shè)備重、造價高、制造困難，故大中型燒結(jié)廠采用較多。而敞開式圓盤給料機，沒有良好的潤滑條件，易落入灰塵、礦料和雜物，齒輪、軸及各轉(zhuǎn)動摩擦部位會迅速磨損，但其設(shè)備輕、結(jié)構(gòu)簡單、便于制造，多為小型燒結(jié)廠采用。

8．簡述圓盤給料機的構(gòu)造及工作原理。

圓盤給料機的構(gòu)造如圖3-10所示。它由傳動機構(gòu)、圓盤、套筒和調(diào)節(jié)排料量的閘門或刮刀組成。工作原理：電動機經(jīng)聯(lián)軸節(jié)通過減速機來帶動圓盤，圓盤轉(zhuǎn)動時，料倉內(nèi)的物料隨著圓盤一起移動，并向出料口的一方移動，經(jīng)閘門或刮刀排出物料，排出量的大小可用刮刀裝置或閘門來調(diào)節(jié)。

圖3-10圓盤給料機

1-電動機；2-減速器；3-圓盤；4-套筒；5-閘門

9．圓盤給料機的套筒一般有哪兩種形式？各有何特點？

圓盤給料機套筒一般有蝸牛式或直筒式兩種，蝸牛式套筒采用閘門排料，具有下料均勻、準確，對熔劑、返礦粉等配料尤其適合，但對水分含量較大的精礦粉，常常出現(xiàn)下料量波動大和堵料現(xiàn)象。直筒式套筒采用刮刀排料，堵料現(xiàn)象較蝸牛式套筒輕，但下料量波動大。故當精礦或粉礦用量較大時，宜用帶活動刮刀的套筒；當熔劑或燃料用量小，而且要求精確性高時，宜用閘門式套筒。10．造成圓盤給料機給料量波動的原因通常有哪些？

①圓盤和料槽不同心。②盤面不水平。

③盤面襯板磨損程度不同。

④原料水分變化。原料水分增大，會導致圓盤給料量發(fā)生波動。比如太鋼在圓盤給料機的轉(zhuǎn)速、閘門開口度不變的情況下，精礦水分小于9％，粉礦水分小于4.5％時，下料量比較正常；精礦水分9％~12％，粉礦水分4.5％~6％，下料量則增大；而精礦水分大于12％，粉礦水分大于6％時，下料量又減少。當原料水分含量異常時，可以采用延長料盤（用兩個稱料盤連接使用）和增加稱料頻率的方法來提高稱料的準確性。

⑤物料粒度變化。物料粒度越大，下料量越大；反之粒度越小，下料量則越小。操作觀察中一定要勤觀察，一旦發(fā)現(xiàn)物料粒度有變化，立即進行稱量檢查，以便及時調(diào)整圓盤轉(zhuǎn)速或閘門開口度。

⑥礦槽內(nèi)料位的變化。礦槽內(nèi)料位的變化對給料量的影響也是很大的。為此，料位應保持在裝滿量的60％~80％。因此在料槽內(nèi)應設(shè)料位監(jiān)測裝置。11．圓盤給料機經(jīng)常出現(xiàn)哪些故障？其產(chǎn)生原因是什么？應采取什么方法排除故障？

圓盤給料機常見故障、產(chǎn)生原因及消除方法見表3-5。

表3-5圓盤給料機常見故障及處理

故障圓盤跳動原因圓盤面上的保護襯板松脫或翹起擦刮消除方法處理襯板，使之平整或?qū)⑺傻队须s物或大塊料卡入圓盤面和套筒之間豎軸壓力軸承磨損傘齒輪磨損嚴重閘刀松動或刮刀支座活動帶刮刀的套筒底邊與圓盤面不平行有大塊料堵塞排料口料倉黏料嚴重脫的緊固、磨損的更換清除雜物及大塊物料更換軸承更換支撐體或傘齒輪排料不均固定閘刀和刮刀支座調(diào)整更換套筒清除大塊物料疏通料倉更換軸承適量加油換齒輪換油疏通透氣孔換瓦加油換軸承換軸承更換聯(lián)軸器軸承損壞減速機構(gòu)有異減速機內(nèi)缺潤滑油常聲音及噪聲齒輪損壞機殼發(fā)熱油變質(zhì)透氣孔不通傳動軸瓦磨損齒輪聯(lián)軸器無油干磨支承體槽軸軸承壞減速器機尾軸承壞聯(lián)軸器損壞傳動軸跳動，聯(lián)軸器發(fā)出異常噪聲

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鋼廠燒結(jié)配料系統(tǒng)工藝

1自動配料系統(tǒng)的模式比較與發(fā)展.......................................................................................................................4

1前言..............................................................................................................................................................42自動配料模式簡介......................................................................................................................................4

2.1靜態(tài)配料模式.............................................................................................................................42.2動態(tài)配料模式...................................................................................................................................43配料系統(tǒng)的發(fā)展..........................................................................................................................................52我國稱重配料儀表的技術(shù)水平和質(zhì)量情況.......................................................................................................6

抽查稱重配料儀表質(zhì)量的基本情況..............................................................................................................6我國稱重配料儀表的技術(shù)水平......................................................................................................................6我國稱重配料儀表存在的問題......................................................................................................................63幾款國產(chǎn)配料儀表產(chǎn)品介紹...............................................................................................................................8(201*-04-1015:59:50)........................................................................................................................................8

JY500A配料儀表特點：.................................................................................................................................8儀表技術(shù)指標：..............................................................................................................................................8托力多配料儀表系列產(chǎn)品..............................................................................................................................8深圳龍芯JY500B3壁掛式定量給料機儀表..................................................................................................9廣東珠海長陸產(chǎn)品：UNI800C多物料配料儀表............................................................................................9四處成都聚飛：JF-500B減量配料儀表.......................................................................................................9山西力創(chuàng)混凝土稱重配料儀表....................................................................................................................104燒結(jié)稱重配料系統(tǒng)的工藝介紹..........................................................................................................................11

1引言............................................................................................................................................................112稱量配料稱重系統(tǒng)的介紹及調(diào)試.............................................................................................................11

2.1配料系統(tǒng)介紹.................................................................................................................................112.2配料系統(tǒng)調(diào)試.................................................................................................................................123系統(tǒng)對應PLC程序.....................................................................................................................................124為選擇輸入.................................................................................................................................................145燒結(jié)配料工藝的自動加水控制.........................................................................................................................14

配料及配料加水工藝....................................................................................................................................14配料基礎(chǔ)級自動控制....................................................................................................................................14配料優(yōu)化........................................................................................................................................................15下料故障判斷：............................................................................................................................................15混合加水自動控制........................................................................................................................................15配料系統(tǒng)配置................................................................................................................................................166新鋼鐵合金廠的高爐送料系統(tǒng)設(shè)計.................................................................................................................16

1，PLC功能..................................................................................................................................................172上位機功能.................................................................................................................................................173，畫面功能：..............................................................................................................................................177變頻器應用于燒結(jié)配料系統(tǒng)圓盤給料機.........................................................................................................18

匯川圓盤給料機配料系統(tǒng)及簡介................................................................................................................18匯川圓盤給配料系統(tǒng)應用優(yōu)勢....................................................................................................................198鋼鐵廠配料控制系統(tǒng)的功能特點和配置選型.................................................................................................19

二、配料控制系統(tǒng)的主要功能及特點........................................................................................................19

1、控制系統(tǒng)主要功能..........................................................................................................................192、鋼鐵廠配料控制系統(tǒng)的主要特點...................................................................................................19三、配料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理................................................................................................................20

1、控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成拓撲圖及系統(tǒng)原理圖...................................................................................202、系統(tǒng)的運行方式：每一臺配料稱設(shè)手動，半自動，自動三種控制方式...................................3、自動運行系統(tǒng)的啟動和停止..........................................................................................................214、物料量的控制..................................................................................................................................21四、系統(tǒng)設(shè)備選型........................................................................................................................................21

1、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)選型..................................................................................................................................212、配料秤選型......................................................................................................................................223、現(xiàn)場儀表..........................................................................................................................................224、變頻器..............................................................................................................................................23

9基于PLC控制的自動化配料系統(tǒng).....................................................................................................................23

引言................................................................................................................................................................23自動配料控制系統(tǒng)的構(gòu)成............................................................................................................................23系統(tǒng)控制流程................................................................................................................................................24PLC配料控制系統(tǒng)硬件設(shè)置.........................................................................................................................25CPU及輸入、輸出模塊選擇.........................................................................................................................25變頻器選型及其功能設(shè)定............................................................................................................................25PLC控制系統(tǒng)配料軟件設(shè)計.........................................................................................................................26結(jié)束語............................................................................................................................................................2610漣鋼集團燒結(jié)機配料控制系統(tǒng)的改造...........................................................................................................26

二、配料控制系統(tǒng)改造措施與實踐............................................................................................................27三、配料系統(tǒng)改造應用效果........................................................................................................................27四、配料控制系統(tǒng)原理與控制方式............................................................................................................28五、系統(tǒng)改造設(shè)計的創(chuàng)新點........................................................................................................................2911燒結(jié)礦配料方案與質(zhì)量預測的優(yōu)化...............................................................................................................31

1前言............................................................................................................................................................312配料工藝及存在問題...............................................................................................................................31

2．1配料工藝.....................................................................................................................................312．2燒結(jié)礦配料存在問題.................................................................................................................323系統(tǒng)配料方案...........................................................................................................................................324質(zhì)量預測與配料方案的優(yōu)化.....................................................................................................................325配料方案的實際應用...............................................................................................................................3312配料系統(tǒng)改造方案：電子皮帶秤替代核子秤...............................................................................................33

1，工藝過程..................................................................................................................................................332，原有系統(tǒng)缺陷分析..................................................................................................................................343，控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計..........................................................................................................................344，系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計..................................................................................................................................355，控制效果對比分析..................................................................................................................................366，結(jié)束語......................................................................................................................................................3613配料皮帶秤控制系統(tǒng)的計量誤差分析及改造...............................................................................................37

動態(tài)配料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及計量誤差分析....................................................................................................37改造方案........................................................................................................................................................37３配料皮帶秤改造方案實施........................................................................................................................39皮帶秤運行及效果分析................................................................................................................................39結(jié)束語............................................................................................................................................................4014配料控制系統(tǒng)應用PLC的技術(shù)方案...............................................................................................................40

問題的提出....................................................................................................................................................40配料控制系統(tǒng)的構(gòu)成....................................................................................................................................40PLC/HMI軟件關(guān)鍵點簡介：.......................................................................................................................41

1自動配料系統(tǒng)的模式比較與發(fā)展

這篇技術(shù)文章介紹了現(xiàn)代自動配料系統(tǒng)中靜態(tài)配料模式及動態(tài)配料模式中的電子皮帶秤和核子秤模式，對不同系統(tǒng)模式的原理、優(yōu)缺點進行了對比、分析，指出了在不同配料系統(tǒng)選型中要重點關(guān)注的技術(shù)問題，展望了自動化配料技術(shù)的發(fā)展，為配料模式選型、設(shè)計、改進提出了參考意見。1前言

現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)越來越重視配料，提出了“精料方針”，從原料進廠就要求全過程控制�！熬�料方針”的重要性是顯而易見的，但真要落實卻存在一定的難度。首先，要提高配料系統(tǒng)的自動化水平和配料精度；第二，要從生產(chǎn)管理上下功夫，制定配料計劃；第三，要加強原料及成品化驗，提高化驗的準確性、抽樣及化驗的頻度等。自動化配料是其中的重要一環(huán)，是配料計劃正確執(zhí)行的根本保證。如果沒有高水平的自動化配料系統(tǒng)，精料方針根本無從談起。

自動化配料有幾種不同模式，包括靜態(tài)計量、電子皮帶秤計量、核子秤計量等，各種模式分別適用于不同的應用現(xiàn)場。2自動配料模式簡介2.1靜態(tài)配料模式

靜態(tài)配料模式適用于無連續(xù)配料要求的現(xiàn)場，這些現(xiàn)場對配料的時間要求不高，可按批次進行配料，批間允許存在一定的時間間隔，如高爐槽下上料前后兩批時間間隔為3～5min，每批料由多種物料組成，物料所占比率根據(jù)工藝要求在一段時間內(nèi)相對固定，對單批料的組成比例要求并不嚴格，只要在較多批中物料組成比例能達到工藝要求即可。

靜態(tài)配料模式下，各種物料分別貯放在不同料倉，料倉給料一般采用電振給料、螺旋給料或星形給料等形式。計量一般采用計量倉，并配裝有壓式或拉式重力傳感器進行力電轉(zhuǎn)換，信號經(jīng)二次稱重儀表放大處理后接入PLC或DCS等來完成計量。在一些對時間要求寬的應用場合，可以采用一個計量小車進行統(tǒng)一計量，計量小車沿軌道運行，依次定位到各料倉下按比例進行物料配加，各種物料的配加量采用減差法計算。亦有采用單一固定計量倉方式的，各料倉以環(huán)狀分布在一個計量倉周圍，各物料的計量亦采用減差法，物料自溜槽或皮帶輸送機依次按比例配加到計量倉。

分別計量和減差法計量之間各有優(yōu)缺點。分別計量可以根據(jù)每次所加料的重量、體積來設(shè)計合適的計量倉和計量儀表，可以提高計量的準確性，尤其是對小比例物料，但計量倉與計量設(shè)備成倍增加，成本較高。減差法計量采用一個計量倉或計量小車，計量設(shè)備投資少，同時由于采用同一計量稱重設(shè)備，無論計量誤差如何，但都可以保證物料按比例配加，但對于小比例物料配加難以保證其準確性。

計量后的物料經(jīng)過集中后，一般形成層狀或段狀分布，經(jīng)輸送設(shè)備（如皮帶或小車）輸送到受料口，進入下一工序，即完成一批料的配加。由于物料計量、輸送、加入等環(huán)節(jié)在時間上可以重疊，在控制流程上可以采用并行方式，以節(jié)省上料時間，提高上料速度。2.2動態(tài)配料模式

動態(tài)配料適用于連續(xù)配料要求的現(xiàn)場，如燒結(jié)配料、焦化配料。這些現(xiàn)場對配料的連續(xù)性要求較高，一般不允許出現(xiàn)中間配料停止的情況，對各種物料的配比要求比較嚴格。動態(tài)配料系統(tǒng)計量一般采用電子皮帶秤或核子秤作為計量設(shè)備，主機都帶有PID調(diào)節(jié)及報警功能，可以實現(xiàn)一個倉的自動控制。對于整個自動配料系統(tǒng)而言，配料秤一般作為計量儀表使用，有些自動控制功能比較強的配料秤可以利用其自控功能，配料秤通過現(xiàn)場總線與控制主機進行聯(lián)系，構(gòu)成一個分散式的體系，配料秤在體系中作為一個子站或從站。

2.2.1皮帶秤配料系統(tǒng)

電子皮帶秤的計量原理及選型電子皮帶秤利用計量皮帶來運輸物料，當物流經(jīng)過稱量段時，由稱量段進行連續(xù)采樣，由傳感器將力電轉(zhuǎn)換為mV級信號，經(jīng)放大器放大為電流信號后進行遠傳，電流信號可以與秤主機連接或直接與計算機系統(tǒng)連接，秤主機或計算機完成零點校驗、標定、測試、控制等功能。

稱量段是由一段皮帶、一組稱量托輥、支撐框架及力傳感器組成，結(jié)構(gòu)上有全懸浮式、半懸浮式、杠桿平衡式等多種形式。全懸浮式稱架結(jié)構(gòu)一般采用4只傳感器，半懸浮式一般采用1或2只傳感器，杠桿平衡式一般采用1只傳感器。傳感器有拉式和壓式兩種，根據(jù)稱架結(jié)構(gòu)的設(shè)計可以選用不同的傳感器。多傳感器設(shè)計時各傳感器可以采用并行和串行兩種連接方式。

對電子皮帶秤而言，其稱架結(jié)構(gòu)的設(shè)計與傳感器的選擇是整體計量精度的重要影響因素。秤架要具備足夠強度、形變小、重量輕。傳感器要根據(jù)實際的負荷進行選擇，有時會出現(xiàn)傳感器選擇過大，信號空間過窄，信噪比小，導致計量精度差、波動大等后果。全懸浮式和半懸浮式秤架由于其秤架的重量加在傳感器上，傳感器量程較大，相對靈敏度較差，此時要綜合考慮秤架及物料負荷的情況選擇傳感器，既要滿足最大物料負荷的要求，還要盡量提高相對靈敏度，滿足計量精度的要求。2.2.2核子秤配料系統(tǒng)

核子秤的原理及選型核子秤是利用物料對核射線的吸收量與物料量相關(guān)的原理設(shè)計的。其數(shù)學模型為：

I=I0e-μdδ（1）F=AIlnI/I0（2）L=FV（3）

式中I0無物料時的射線強度；I0被物料吸收后的射線強度；μ物料的質(zhì)量吸收系數(shù)；d物料厚度；δ物料比重；A負荷常數(shù)；F負荷；

L物料實際流量。

核射線自核源發(fā)出成一定角度穿透物料到達電離室，電離室內(nèi)裝有惰性氣體，惰性氣體在核射線的作用下電離，由采集裝置采集到電離的強度信號，經(jīng)前置放大后進行遠傳（一般為脈沖信號，脈沖的頻率與被射線照射的物料的量成線性相關(guān)），測速傳感器采集物料的移動速度，放大后遠傳。核子秤主機對現(xiàn)場傳來的信號進行放大處理后根據(jù)模型計算出實際的物料流量。

核子秤選型時要重要考慮核源強度、電離室、前置放大器等設(shè)備。核源的強度要符合國家衛(wèi)生防疫的有關(guān)規(guī)定，并滿足計量的要求。電離室和前置放大器要具備足夠的靈敏度和較小的漂移量。選擇不當可造成因漂移量與靈敏度過小而計量精度差，不能滿足計量的要求。2.2.3比較

電子皮帶秤與核子秤的比較電子皮帶秤直接測量物料的重量信號并轉(zhuǎn)換為質(zhì)量流量，物料的比重、形狀、粒度等對計量準確性影響不大，計量精度高，一般為0.3％，但秤架的維護量大，對環(huán)境要求較高。核子秤通過間接方式測得質(zhì)量流量，由于其測量原理的限制，物料的比重、形狀、粒度等對計量準確性影響較大，計量精度也不高，一般為1%，但秤架維護量不大，適合于各種惡劣環(huán)境。核子秤由于具有核輻射，不能用在人員較多的場合，也不能應用于食品計量上。2.2.4

動態(tài)配料系統(tǒng)的設(shè)計要點計量稱重儀表可以選用電子皮帶秤或核子秤，可選用測速裝置，如果秤具備自動控制及通訊功能，可以考慮分布式配料系統(tǒng)，否則只可將秤作為一臺計量儀表，控制功能由計算機來完成。計算機系統(tǒng)要具備完善的通訊功能、高精度的輸入與輸出模塊、低故障率、易維護，軟件設(shè)計要充分考慮工藝的要求，具有一定的靈活性，并提供故障診斷功能，以協(xié)助檢修人員進行檢修維護。3配料系統(tǒng)的發(fā)展

隨著研究的不斷深入及相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展，配料控制系統(tǒng)也在不斷更新發(fā)展，主要包括以下方面：(1)高精度：新型傳感器、更科學的秤架結(jié)構(gòu)、高精度AD轉(zhuǎn)換模塊的采用，系統(tǒng)的設(shè)計理念有效提高了系統(tǒng)的整體計量精度；

(1)高可靠性：電路的高集成度與簡約化大大降低了系統(tǒng)的故障率，減少了維護量，故障時間縮短；(3)智能化：系統(tǒng)設(shè)計上采用了更多的新思想、新技術(shù)，系統(tǒng)的功能進一步完善，與管理信息系統(tǒng)、化驗系統(tǒng)進行信息共享，可以為管理提供多種統(tǒng)計數(shù)據(jù)，自動對配料比例、數(shù)量等進行優(yōu)化，達到智能化配料。(4)分布式：智能型的稱重配料單元被廣泛采用，現(xiàn)場單元的計量與控制功能逐步完善，形成分布式的結(jié)構(gòu)體系，系統(tǒng)的可靠性有了較大提高，計算機也從繁重的計量與控制工作中解脫出來，將重點放在了數(shù)據(jù)處理與配料優(yōu)化方面。

王慶河1，邵亞男1，王慶山2

(1濟南鋼鐵集團總公司計量管理處；2山東鮑德復合板公司，山東濟南250101)

2我國稱重配料儀表的技術(shù)水平和質(zhì)量情況

(201*-04-1517:29:35)

分類：配料儀表標簽：稱重配料儀表雜談

本文將在意抽查結(jié)果上探討我國稱重配料儀表的技術(shù)水平和質(zhì)量情況。

稱重配料儀表（又叫稱重配料儀表）與衡器的秤臺、稱重傳感器是構(gòu)成電子衡器的三大部件。稱重配料儀表的作用是將稱重傳感器測量出、傳輸來的電壓或電流信號經(jīng)過放大處理后，以數(shù)字顯示的形式顯示衡器秤臺上物體的重量。稱重配料儀表是電子衡器的關(guān)鍵，因此稱重配料儀表的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響到電子衡器的質(zhì)量。

為提高我國電子衡器產(chǎn)品的質(zhì)量，凈化電子衡器市場。國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局委托青島衡器測試中心于201*年第4季度和201*年第4季度連續(xù)兩年對稱重配料儀表的產(chǎn)品質(zhì)量進行了國家監(jiān)督抽查。

抽查稱重配料儀表質(zhì)量的基本情況

這兩次抽查是在國家局發(fā)布了加強對衡器等六種重點計量器具的管理通知后，各省、市、自治區(qū)質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局整頓了衡器制造許可證的基礎(chǔ)上進行的。抽查的產(chǎn)品是我國企業(yè)生產(chǎn)的XK-3-1型及其同類型號的稱重配料儀表，被抽查企業(yè)數(shù)量約占全國電子衡器制造企業(yè)總數(shù)的40%，被抽查產(chǎn)品的產(chǎn)量約占全國的70%。檢驗依據(jù)是國家計量檢定規(guī)程JJG649-1990《數(shù)字稱重顯示器》和國家標準GB/T7724-1999《稱重配料儀表》。201*年和201*年的合格率分別為89.5%和85.7%，從監(jiān)督抽查的結(jié)果看質(zhì)檢系統(tǒng)在垂直改革后，各地整頓衡器制造許可證的工作已初見成效，取得了階段性成果。

在抽查這百家企業(yè)中，包括龍芯智業(yè)，相當一部分企業(yè)產(chǎn)量較低，有的企業(yè)僅能配備本企業(yè)的衡器產(chǎn)品，這些企業(yè)基本上沒有市場競爭力。國內(nèi)僅有幾家企業(yè)的產(chǎn)品不但產(chǎn)量大，而且質(zhì)量穩(wěn)定，從內(nèi)部結(jié)構(gòu)到外形都更加完美，達到國際同類產(chǎn)品的先進水平，具有較強的市場競爭力。

我國生產(chǎn)的主要屬于靜態(tài)衡器使用的稱重配料儀表，其在計量要求、技術(shù)性能、功能和外觀上已達到國外同類產(chǎn)品的先進水平,在價格上又低于國外同類產(chǎn)品,具有較強的出口潛力，而自動衡器用的動態(tài)稱重配料儀表,與國外同類產(chǎn)品還有一定的距離,尤其在動態(tài)穩(wěn)定性上存在較大差距,我國進口的稱重配料儀表大多是這類產(chǎn)品。

我國稱重配料儀表的技術(shù)水平

我國抽查合格主導企業(yè)制造的稱重配料儀表在計量要求、技術(shù)性能和功能上達到國外同類產(chǎn)品水平，在價格上要低于國外同類產(chǎn)品。這主要是近幾年我國企業(yè)積極消化吸收國外的先進技術(shù)，一些外資把制造企業(yè)轉(zhuǎn)移到國內(nèi)帶來了先進技術(shù)，使國內(nèi)的主流產(chǎn)品的性能和質(zhì)量達到國外同類產(chǎn)品先進的技術(shù)水平。從另一方面，我國的計量檢定規(guī)程JJG555-1996《非自動秤通用檢定規(guī)程》積極采納了OIML國際建議R76，國家標準GB/T7724-1999《稱重配料儀表》也與R76接軌，這也就迫使稱重配料儀表制造企業(yè)下大氣力使稱重配料儀表在各項性能上達到我國規(guī)程和標準的要求，同時也達到了國際建議的要求，這樣迅速地提高了我國稱重配料儀表的技術(shù)水平。

我國稱重配料儀表存在的問題

通過兩年的抽查也反映出我國稱重配料儀表的以下問題：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計量器具的抗電磁場輻射能力已是評價質(zhì)量的一項重要指標。但是國內(nèi)部分生產(chǎn)企業(yè)比較封閉保守缺乏對新技術(shù)的了解，對我們進行的抗電磁干擾的試驗比較茫然、不知所措，缺乏相應技術(shù)準備和檢測條件。再加之對國標理解不夠，甚至有的企業(yè)一直采用已作廢的國標，致使部分產(chǎn)品在抗電磁干擾性能較差。這一現(xiàn)象在201*年的抽查中得到了改善。

我國幅員遼闊南北溫差大、夏季冬季溫度的跨度可達50℃，稱重配料儀表的使用環(huán)境又大多在室外，所以溫度是稱重配料儀表的一項主要技術(shù)指標。部分企業(yè)在零點的溫度穩(wěn)定性和高溫低溫性能未采取相應的技術(shù)，導致稱重配料儀表的秤量準確度超出規(guī)程和國標的要求。

俗話說“好馬配好鞍”，好產(chǎn)品需要好的外觀。我國一些產(chǎn)品雖然質(zhì)量不錯，但其外觀又大又笨又粗糙，十年不變。這樣的產(chǎn)品成本高、功能少、外觀缺乏新穎美觀，即便是性能合格，也缺乏市場競爭力。

兩年抽查的產(chǎn)品大多是用于靜態(tài)衡器的稱重配料儀表，幾乎沒有涉及到用于自動衡器的動態(tài)稱重系統(tǒng)。我國的動態(tài)稱重配料儀表與國外同類產(chǎn)品有一定的差距，尤其在動態(tài)穩(wěn)定性上差距還很大，需要我國企業(yè)努力改變這一現(xiàn)狀。

我們相信經(jīng)過幾年的努力，我國的稱重配料儀表在質(zhì)量和稱重準確度方面能夠達到國際的先進水平，并大踏步地走出國門。動態(tài)稱重配料儀表也會隨著采納R50、R61、R107國際建議的我國計量檢定規(guī)程JJG195-201*《連續(xù)累計自動衡器（皮帶秤）》、JJG564-201*《重力式自動裝料衡器》、JJG648-1996《非連續(xù)累計自動衡器》的實施，其質(zhì)量和性能將迅速達到國際水平。

作者：青島衡器測試中心副主任王均國3幾款國產(chǎn)配料儀表產(chǎn)品介紹

(201*-04-1015:59:50)

分類：配料儀表標簽：配料儀表稱重配料產(chǎn)品雜談

配料儀表是工業(yè)稱重配料生產(chǎn)中常用的產(chǎn)品，用于對自動配料生產(chǎn)的控制和顯示。這里介紹了多款國產(chǎn)的配料儀表產(chǎn)品，其中有大家熟悉的托力多儀表和深圳龍芯的jy500系列產(chǎn)品。

深圳龍芯JY500A系列稱重配料儀表

應用行業(yè):JY500A系列稱重配料儀表是針對混凝土攪拌及瀝青混合料設(shè)備的配料控制過程而開發(fā)生產(chǎn)的一種配料儀表。同時也適用于冶金高爐，轉(zhuǎn)爐以及化工、飼料等需要配料控制的場合。

JY500A配料儀表特點：

1.可控制配1-4種不同種類物料，隨意修改配方。2.可根據(jù)需求定制擴展，模擬數(shù)字雙重濾波功能。3.集稱重、顯示、完整配料控制于一體。4.自動零位跟蹤，按鍵自動去皮。5.提供配料過程的斷電保護功能。

6.所有物料落差自動修正，上電自動歸零。7.提供快慢兩種加料速度，以保證配料精度。

8.提供配方、實際配料重量和下料累計值的打印功能，方便生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理及統(tǒng)計。9.可密碼設(shè)定關(guān)機時間，保護客戶利益。

10.可實現(xiàn)自動/手動配料，自動物料消耗累計。儀表技術(shù)指標：

分辨率：AD采用高精度∑-△轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換速率400次/S儀表顯示精度：優(yōu)于1/15000顯示格式：7段高亮度LED

工作環(huán)境：-10~85℃/10~95%RH（無結(jié)露）工作電源：85~265VAC/10W

外形尺寸：76(H)×150(W)×150(D)托力多配料儀表系列產(chǎn)品

主要功能及指標：

顯示分度數(shù)：1,000～50,000檢定分度數(shù)：OIML10,000eΣ-ΔA/D轉(zhuǎn)換技術(shù)，內(nèi)脈沖數(shù)1,000,000顯示更新率：至少10次/秒實時時種，不受交流電斷電影響清零，去皮，清皮，打印功能動態(tài)檢測，數(shù)字濾波及自動零跟蹤功能可驅(qū)動8只350Ω的傳感，傳感器激勵電壓：10VDC鍵盤設(shè)定與校正自動打印

深圳龍芯JY500B3壁掛式定量給料機儀表

廣東珠海長陸產(chǎn)品：UNI800C多物料配料儀表功能特點：

可選配Profibus-DP、Modbus、Devicenet、Interbus、Ethernet接口；六種料順序累加配料控制,每種料均有快慢給料過程,儀表可存儲八種配方；包裝定量及累計控制；累計控制；

可用于所有的電阻應變式測力與稱重傳感器；采用微處理器控制操作；

選用清晰穩(wěn)定的雙排LED數(shù)碼顯示；

顯示之重量可選用不同的分度間距：1，2，5，10，20或50；顯示量程范圍從500至100，000可選；超載時顯示“0.L”；可選擇4個小數(shù)點位置；自動零位跟蹤；

輕觸式按鍵自動清零；上電自動清零功能；

接通電源時具有自我診斷功能；可使用軟件進行功能設(shè)定；

全金屬外殼，具有極強抗電磁輻射能力；

采用開關(guān)電源，可寬電壓工作（85V~265VAC）；

自帶通訊接口（RS-232或RS-485），可在線系統(tǒng)升級；輸入輸出采用光電隔離方式，大大增強抗干擾能力；

可選配之接口板：4~20mA模擬輸出板0~5V或0~10V模擬輸出板四處成都聚飛：JF-500B減量配料儀表

型號:JF-500B

應用場合:單一物料配料控制,減量配料控制.

特點:1、增量或減量配料模式可選。2、兩種配料速度：單速或雙速。3、手動配料、手

動卸料功能。4、減量配料時稱量斗自動補料。5、增量有兩種配料模式：單次或連續(xù)。

技術(shù)參數(shù)結(jié)構(gòu)形式工作環(huán)境工作電源面板式安裝，防護等級IP65面板開孔尺寸：92＊45工作環(huán)境溫度：－10～45℃相對濕度：10～95%，無冷凝85～265VAC，50/60Hz，最大功耗8W可選18～36VDC4只功能鍵6位高亮度數(shù)碼管鍵盤與顯示6只功能狀態(tài)指示燈：運行，快加，慢加，超差，卸料/補料，動態(tài)信號處理方法：Dlta－Sigma轉(zhuǎn)換速度：100次/秒最大顯示分度數(shù)：50000非線性：≤0.005F.S量程溫度系數(shù)：讀數(shù)的±8ppm/℃?zhèn)鞲衅骷�勵電壓�?0VDC，可驅(qū)動4支350歐電阻應變式傳感器(可選驅(qū)動8支350歐電阻應變式傳感器)輸入信號范圍：－30.5～30.5mV零點信號范圍：－30.5～30.5mV三線制RS232或RS485可選,可聯(lián)接PC，PLC等標準、簡易協(xié)議等多種通訊協(xié)議可選4個輸入點(光電隔離)：啟動、停止、手動加料、手動卸料4個輸出點：快加、慢加、超差、卸料/補料(光電隔離，OC門輸出,最大驅(qū)動電流300mA)模擬量輸出接口：0～5V，0～10V，4～20mA稱重處理稱重接口通訊接口(可選)控制點接口PLC接口(可選)山西力創(chuàng)混凝土稱重配料儀表

STD-3（PLK-3）型配料控制器是由單片微機控制，集稱重、控制與一體的智能儀表。設(shè)計先進，工藝優(yōu)良，操作簡便，可靠性高，具有很強的抗干擾能力，使控制器能在很惡劣的環(huán)境中可靠的工作。用STD-3型配料控制器組成的PLK配料控制柜適應于建筑、冶金、包裝、飼料等各種行業(yè)的稱重及自動配料的需要。

主要功能：1、集稱重顯示器與配料控制器為一體；2、提供完整的物料配料控制功能；

3、最多可控制四種、六種（可選）不同種類的物料配料，兩路卸料；4、具有落差手動預置，自動修正功能；5、所有的配料份量數(shù)據(jù)具有斷電保護功能；6、自動去皮；

7、具有罐數(shù)控制功能；8、十種配方存儲功能；9、精計量控制功能；

10、打印、數(shù)據(jù)通訊功能（選配）技術(shù)參數(shù)

1、電源電壓：AC220V50HZ；2、工作環(huán)境溫度：65攝氏度。3、信號輸入范圍：0-25MV；4、傳感器電源：DC12V120MA

5、控制器提供12V的電源，用于無源接點檢測。6、輸出帶載能力：AC220V（3A）；

這里只給出了產(chǎn)品性能和應用方面的介紹，沒有提供價格之類的，想了解更多關(guān)于配料儀表的產(chǎn)品可訪問他們的官方網(wǎng)站。

4燒結(jié)稱重配料系統(tǒng)的工藝介紹

(201*-04-2315:27:19)

分類：配料儀表標簽：燒結(jié)配料稱重配料系統(tǒng)雜談

本文介紹了燒結(jié)稱重配料系統(tǒng)中儀表與電氣的自動控制，根據(jù)燒結(jié)工藝需求能將各種礦按照所需量自動投入，由皮帶運到混合機中進行下一步工藝的生產(chǎn)。

1引言

近年來，我國的鋼鐵冶煉行業(yè)發(fā)展迅速，燒結(jié)礦是煉鐵的主原料，而配料這一工藝是影響燒結(jié)礦質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，各稱量設(shè)備只有達到一定精度才能保證礦的質(zhì)量。本文介紹的是天津鋼管公司還原鐵廠105M2燒結(jié)機配料稱重系統(tǒng)中的稱量部分儀表、電氣、PLC調(diào)試的自動控制。

2稱量配料稱重系統(tǒng)的介紹及調(diào)試2.1配料系統(tǒng)介紹

該配料稱重系統(tǒng)中的稱量裝置采用皮帶秤，共14個料倉,各倉所儲存料并不完全相同，這里選1#作介紹。料倉下為一變頻控制的寬帶給料機，料經(jīng)過寬帶流向皮帶秤，再給至混合機的皮帶，每臺秤有兩個稱重傳感器，并連于接線盒，一個速度傳感器，各信號經(jīng)過接線盒傳到稱重積算儀，再由積算儀將模擬信號和脈沖信號傳給PLC，PLC處理后輸出DO信號至計算機，對其進行監(jiān)控操作。PLC將計算機下達的指令傳給積算儀進行處理，該過程的原理圖如下：

2.2配料系統(tǒng)調(diào)試

儀表秤需調(diào)參數(shù)較多，有校準常數(shù)、建立測試周期、零點調(diào)零、自動間隔校準、量程、零點死區(qū)、PID設(shè)置、實物校準等等。

按照菜單順序，依次調(diào)整好各參數(shù)：

累計單位為t，流量單位為t/h；最大秤流量，即秤的量程，設(shè)為150t/h，秤分度設(shè)為0.1；信號輸入方式設(shè)置，在未連接速度傳感器時選擇速度模擬信號，連接之后選擇外部輸入；測試周期選自動，在皮帶上作出明顯標志，以秤架上某點作為參考點，啟動皮帶，運行10周，計出時間，輸入到積算儀，自動計算出皮帶長度，為8.5m。

校準常數(shù)可通過計算公式計算：校準常數(shù)=杠桿系數(shù)*皮帶長/秤體長

根據(jù)公式進行調(diào)試，杠桿系數(shù)為1.5，但在安裝時將傳感器位置作了調(diào)整，所以取1，該寬帶機皮帶長8.5M，秤體長為1.7M，所掛砝碼各為17.25KG，計算出校準常數(shù)后在稱重積算儀中設(shè)定，根據(jù)這一個參數(shù)，再用掛碼校準該秤。通過對間隔校準數(shù)的調(diào)試可得出PID設(shè)置中的比例：

間隔校準數(shù)=所掛砝碼重*皮帶所轉(zhuǎn)長度/X

X為比例系數(shù)，間隔校準數(shù)為積算儀上所顯示的重量，兩邊所掛砝碼各為17.25KG，皮帶長度取10周，即可得出比例系數(shù)，設(shè)定好PID再次進行調(diào)校。

零點死區(qū)設(shè)為0.5%(比靜態(tài)秤精度要低)；實物校準是使用實際物料校準皮帶秤，物料過秤前，必須在靜態(tài)秤上準確稱重。啟動皮帶秤，穩(wěn)定后按“開始”鍵，儀表開始累計，在皮帶秤上輸送校準用的物料，等所有物料通過皮帶秤時，按完成鍵，輸入通過皮帶秤準確重量后，查看儀表顯示誤差是否在0.5%內(nèi)，否則繼續(xù)調(diào)各參數(shù)。調(diào)準后，調(diào)好報警值即可。

皮帶秤與電氣的聯(lián)鎖

皮帶秤與電氣上的聯(lián)鎖可從計算機監(jiān)控畫面進行介紹：

圖2

圖中下料頻率設(shè)定和下料流量設(shè)定均是控制到皮帶秤的下料量，可通過“切換”按鈕進行切換控制，下料頻率是計算機通過PLC至變頻器的通訊來控制變頻器的輸出，從而改變寬帶給料機的轉(zhuǎn)速，按照所需料量對皮帶秤下料。下料流量設(shè)定則是由計算設(shè)定所需值輸出至PLC，再輸入至積算儀，經(jīng)過PID計算，調(diào)整寬帶給料機的頻率以達到所需下料量的要求。

3系統(tǒng)對應PLC程序

以圖2中各項參數(shù)所對應的程序進行說明。

瞬時流量，即是設(shè)定的料流量后反饋給計算機的數(shù)據(jù)，對應程序如下：

圖3

稱重傳感器將稱重數(shù)據(jù)傳送至稱重積算儀，積算儀將該信號以4~20mA的模擬信號輸送至PLC，如p1chylcxll,轉(zhuǎn)換為數(shù)字量信號輸出至計算機畫面的瞬時流量，如p1chy1cxllout.

本班產(chǎn)量、上班產(chǎn)量、總累計量所對應程序如下：

本班產(chǎn)量指每個班各種料的總量，上班產(chǎn)量則指上一個班的下料總量，總累計量為該料的累計總和。圖中%402996為本班產(chǎn)量寄存地址，7為7：00計時，即本班的起始時間，經(jīng)過圖9.86等量整數(shù)輸出到9.92，%402997為上班產(chǎn)量寄存地址，1為7：01分開始計下料流量，%000500為總累計量的數(shù)據(jù)寄存地址，每到下一下班是，本班產(chǎn)量即將所有數(shù)據(jù)輸送至上班產(chǎn)量并自動清零，而上班產(chǎn)量在接收本班產(chǎn)量之前則將上班產(chǎn)量中的數(shù)據(jù)輸送至總累計量并清零，再接收本班產(chǎn)量的數(shù)據(jù)。本班產(chǎn)量的數(shù)據(jù)則由以下程序來實現(xiàn)：

4為選擇輸入

2200為起始輸入位，1為長度，第二個4為選擇輸出，2300為終止輸入位，該程序的作用是皮帶秤每走1噸料，積算儀會發(fā)出一個脈沖信號至2300再將數(shù)據(jù)累計到%402996（本班產(chǎn)量），以此組成一個循環(huán)。

所以，對于各量的需求，只要操作工在計算機畫面上進行各項設(shè)置即可達到配料所需的精確度。

5總結(jié)

燒結(jié)配料儀表中運用稱重系統(tǒng)與電氣的互鎖及PLC的自動控制，從而達到配料工藝所需的精度滿足生產(chǎn)。

5燒結(jié)配料工藝的自動加水控制

燒結(jié)配料工藝是煉鐵的前端工序，配料質(zhì)量是它的關(guān)鍵，決定了燒結(jié)球團的質(zhì)量、物理性質(zhì)、化學成分，對高爐鐵水的質(zhì)量和煉鐵效率有著深遠的影響，要保持高質(zhì)量的配料技術(shù)水平，必須采用配料自動控制，本文將介紹模糊控制在自動配料和配料加水中的應用。配料及配料加水工藝

燒結(jié)配料共有18個配料倉，料倉內(nèi)裝有含鐵原料、燃料、石灰石、生石灰、白云石、返回礦等原料，料倉下面各有一個給料皮帶，給料皮帶由電機帶動旋轉(zhuǎn)，將料落入圓盤下面送料皮帶，由送料皮帶送入混合機，在混合機中加水攪拌，完成加水功能。在配料生產(chǎn)中，各參數(shù)優(yōu)化組合恰當，對燒結(jié)礦的品位，堿度，等一系列工藝要求有著十分重要的意義。以下為工藝框圖：

配料基礎(chǔ)級自動控制

配料PLC采用西門子S7-400，它配有一個操作員面板OP37，通過面板也可進行優(yōu)化參數(shù)的操作。OP37由PROTOOL編程，它以很高的分辨率，動態(tài)地顯示彩色配料工藝畫面。在主控室，配有上位機，上位機與配料PLC共同連在PROFIBUS網(wǎng)上，隨時顯示配料工藝信息。畫面由WINCC制作。這樣在主控室也可隨時監(jiān)控配料情況。一般由優(yōu)化機計算出下料量，借助以太網(wǎng)通訊至配料PLC，再經(jīng)PLC的模擬量輸出模板送往電子稱，完成設(shè)定功能。電子稱的流量反饋信息通過PLC的模擬量輸入模板送往優(yōu)化機，完成顯示功能。電子秤和優(yōu)化機信號關(guān)系如下圖：

配料優(yōu)化

下料量計算：我們提出一種專家（操作人員，理論研究人員都可為專家）經(jīng)驗法的思路，基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和各種具體實用的優(yōu)化技術(shù)。它將專家的經(jīng)驗（包括操作人員的經(jīng)驗積累，研究人員的理論經(jīng)驗和各種實驗數(shù)據(jù)）存儲于專家數(shù)據(jù)庫供人們調(diào)用。優(yōu)化算法將“經(jīng)驗”提取出來進行處理，形成優(yōu)化數(shù)據(jù)庫，因此，它回避了經(jīng)驗公式法和理論計算法的不足，沒有絕對的精確，但又是以最高的概率去接近現(xiàn)實。在配料計算中，用它算出的下料值進行燒結(jié)，確實能夠使燒結(jié)爐況穩(wěn)定，配料順利，堿度穩(wěn)定產(chǎn)品合格率提高。下面是下料量計算原理圖：

下料故障判斷：

下料故障因素很復雜，主要有堵料和失控兩種。一般說來在短時間內(nèi)如果流量過大，并且流量對時間變化導數(shù)很大且為正，則為堵料，較長時間內(nèi)如果流量過小，并且流量對時間變化導數(shù)很小，則為失控。具體應用時采用模糊推理的方法，隸屬函數(shù)采用三角形隸屬度函數(shù)，推理規(guī)則由優(yōu)化程序確定，見右方的原理圖：

混合加水自動控制

混合料加水量，大大地影響燒結(jié)礦的品質(zhì)，燒結(jié)終點等其它環(huán)節(jié)的正常運行，混合料分兩次加水，即一次混合加水和二次混合加水。一次混合占絕大多數(shù)的加水量，二次混合占小部分加水量，起微調(diào)作用。由于一次混合加水與二次混合加水原理相同，我們僅介紹一次混合加水。請見我們的加水控制圖：

配料系統(tǒng)配置

該稱重配料系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為工業(yè)以太網(wǎng)，監(jiān)控機、優(yōu)化機和配料PLC控制器都連接在網(wǎng)上。配料PLC采用西門子的S7-400控制器來完成現(xiàn)場模擬量的輸入輸出處理，完成PID控制算法的實現(xiàn)，并實現(xiàn)控制量的輸出。配料PLC控制器通過通訊模板CP443與燒結(jié)機主體S7-400控制器通訊�？刂破鞯木幊誊浖�為STEP7。上位機通過以太網(wǎng)卡CP1413入網(wǎng)。

監(jiān)控畫面由WINCC完成，有多種打印功能，查詢功能，數(shù)據(jù)收集和歸檔功能，聲光報警功能，統(tǒng)計和報表功能，所有功能均設(shè)計了友好的人機對話機制。優(yōu)化算法用VC++編程實現(xiàn)，VC++可與WINCC共享數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)共享來讀取控制參數(shù),完成控制算法，并由WINCC在線修改。人機接口部分由VC++和WINCC共同完成，控制面板由PROTOOL編程。硬件配置圖如下：

小結(jié)

采用優(yōu)化算法，完成配料控制和加水控制，從實際應用來看效果很好。燒結(jié)合格率提升許多，爐況穩(wěn)定，利用系數(shù)也提高了。由于配料故障的判斷，減小了故障處理時間并提高了生產(chǎn)率。此外，前饋加水控制的應用效果良好，也大大提高了成品質(zhì)量。本文作者：田芮

6新鋼鐵合金廠的高爐送料系統(tǒng)設(shè)計

本文主要介紹了新鋼鐵合金廠基于PLC和上位機設(shè)計的高爐自動送料系統(tǒng)功能和應用。安陽新鋼鐵合金廠3#高爐是容積為300m3的錳鐵爐。送料系統(tǒng)由德維森公司的TCSPPC21和工業(yè)微機組成。在該送料控制系統(tǒng)中，所有輸出（除模擬屏部分狀態(tài)顯示外）都采用中間繼電器隔離，強、弱電分開，使系統(tǒng)更加安全可靠。上位機與PLC之間采用串行通信完成數(shù)據(jù)交換，通信協(xié)議為MODBUS通信協(xié)議，通信速率為2.5Mbps。

安陽新鋼鐵合金廠

在高爐送料系統(tǒng)設(shè)計中，采用靈活的手動/自動切換功能。系統(tǒng)選用以下模板：電源模板，CPU模板，模擬量輸入模板，開關(guān)量輸入模板，開關(guān)量輸出模板。編程軟件采用BUTTERFLYFLY。上位機采用研華工控機，內(nèi)存容量為128MB，硬盤容量為10GB，軟件采用TFIX監(jiān)控軟件。系統(tǒng)圖如下：

送料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1，PLC功能

對送料系統(tǒng)設(shè)備進行自動順序控制。

根據(jù)配料系統(tǒng)制度自動選擇料倉稱量備料。

根據(jù)4個稱量料斗的稱量值對各種不同的礦種進行自動稱量補正。

模擬屏顯示批次、車次、振動篩及振動給料機狀態(tài)、料車位置、各皮帶狀態(tài)、附加焦狀態(tài)、4個稱量斗的空/滿信號和閘門狀態(tài)等，模擬屏上還配有時鐘，可以顯示和修改時間。對送料系統(tǒng)設(shè)備進行檢測，對大/小料鐘、料車、閘門等進行故障報警。2上位機功能

顯示各種現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和各種工藝參數(shù)，對配料制度進行參數(shù)修改及對各種不同的礦種進行稱重重量和礦種的設(shè)定�？稍谌魏螘r候修改料單輸入，10個批次和車次的設(shè)定空間，可以滿足各種不同的稱重配料系統(tǒng)制度要求�？梢赃x擇多達15種不同的礦種，任意裝在18個料倉中。完成自動零點變料制和料批小循環(huán)功能。3，畫面功能：

(1)監(jiān)視畫面主要顯示高爐送料時的各種實時數(shù)據(jù)和現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)，例如：東/西礦稱量值、東/西焦炭稱量值、東/西礦皮帶狀態(tài)、東/西返礦皮帶狀態(tài)、東/西焦碎焦皮帶狀態(tài)、18個料倉振動篩狀態(tài)、4個稱量斗空/滿狀態(tài)、大/小鐘狀態(tài)、均壓閥和放散閥狀態(tài)及布料器狀態(tài)等；顯示批次及車次、料車位置、探尺位置；顯示各種報警信息，例如，缺料報警、超料報警、存料報警、電子秤報警、大小鐘報警、皮帶報警、閘門報警、料車報警、以便能指導操作人員順利操作。(2)設(shè)定值畫面完成料單設(shè)定功能，同時可進行料批間自由組合，小料批循環(huán)備料功能；可完成零點自動變料操作及手動/自動切換功能，并將料單傳送到PLC進行備料、送料操作。

(3)料單設(shè)定畫面完成15種礦及焦炭加入量的設(shè)定，并顯示目前18個料倉中實際所裝的礦種。設(shè)定值為每車所裝料種重量，操作人員根據(jù)現(xiàn)有18個料倉中實際礦種輸入每種料設(shè)定值，并將數(shù)據(jù)傳遞到PLC中。(4)料種設(shè)定畫面完成15種礦與18個料倉的對應關(guān)系。操作人員輸入每種礦種的代碼，自動轉(zhuǎn)換為實際礦種并顯示出來。

(5)報警畫面顯示處于報警狀態(tài)的控制點。

與安陽新鋼鐵合金廠3#高爐以往的自動送料控制系統(tǒng)相比，本送料系統(tǒng)具有以下特點：系統(tǒng)性能可靠，抗干擾能力強；人機對話方便直觀、排料簡單、送料速度快；稱量補償準確，稱量補償誤差小于1%；加料系統(tǒng)軟件修改方便；監(jiān)視系統(tǒng)完善、報警功能齊全；爐礦穩(wěn)定，明顯提高了高爐的利用系數(shù)和工作效率。

7變頻器應用于燒結(jié)配料系統(tǒng)圓盤給料機

伴隨著鋼鐵行業(yè)和企業(yè)的發(fā)展壯大，燒結(jié)礦作為高爐重要原料之一其生產(chǎn)控制系統(tǒng)越顯重要，燒結(jié)配料系統(tǒng)往往由工業(yè)控制計算機（含組態(tài)軟件）、控制系統(tǒng)（內(nèi)含PLC等）、變頻器、現(xiàn)場操作盤、皮帶秤和圓盤給料機等組成。生產(chǎn)的燒結(jié)礦由多種不同物料進行配比燒結(jié)而成，料倉中物料分別通過各自的圓盤給料機、并由電子配料皮帶秤計量后輸入總輸送帶，再由總輸送帶將混合料送入料倉，下面介紹由匯川PLC及匯川MD系列變頻器構(gòu)成的圓盤給配料系統(tǒng)。

匯川圓盤給料機配料系統(tǒng)及簡介

燒結(jié)配料系統(tǒng)種往往由多個單圓盤給配料系統(tǒng)和工業(yè)計算機等組成，下圖為單個圓盤給配料系統(tǒng)。

本圓盤給配料系統(tǒng)由檢測反饋、給定信號、比較運算與轉(zhuǎn)化、變頻器、圓盤給料機等部分組成。圓盤給配料系統(tǒng)中給料量主要由圓盤給料機圓盤轉(zhuǎn)速決定，且給料量與圓盤轉(zhuǎn)速成線性關(guān)系。圓盤給料機轉(zhuǎn)速則通過匯川MD系列高性能矢量變頻器控制。流料檢測由核子稱信號與主皮帶信號換算得出作為本圓盤給配料系統(tǒng)的反饋信號，累計流量Q=K＊T＊∑G,（K為比例系數(shù)，T為皮帶速度，G為瞬時流量）。匯川H2U系列PLC根據(jù)每一采樣時刻的瞬時流量計算出采樣時刻前一段時間（10S左右）的平均流量，并將其與上位機流量給定值比較并對偏差進行PID運算得到控制量，最后經(jīng)D/A模塊轉(zhuǎn)換為4～20mA信號作為變頻器速度信號去控制圓盤轉(zhuǎn)速最終達到控制燒結(jié)配料物料流量目的。

匯川圓盤給配料系統(tǒng)應用優(yōu)勢

■由匯川PLC、匯川MD高性能矢量變頻器組成了圓盤給配料系統(tǒng)的核心部分，實現(xiàn)控制與驅(qū)動的品牌統(tǒng)一，利于系統(tǒng)的統(tǒng)一管理和維護等；

■匯川MD系列高性能矢量變頻器的寬調(diào)速范圍（SVC時1：100）使得簡潔的配置情況下（不用配編碼器）便很好的滿足了現(xiàn)場較寬調(diào)速范圍的要求；

■匯川MD系列變頻器的高穩(wěn)速精度及控制信號/輸出頻率的良好線性度利于實現(xiàn)高精度控制；

■匯川MD系列變頻器特殊的三防漆加厚工藝使得變頻柜即便是在較惡劣的塵埃環(huán)境下也能長期穩(wěn)定運行；

■眾多的保護功能為配料系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行和設(shè)備安全保駕護航。

■匯川MD系列變頻器標配的直流電抗器在極大提高本身熱穩(wěn)定性和抗干擾性及功率因數(shù)的同時極大降低了對電網(wǎng)系統(tǒng)的污染，為客戶節(jié)省設(shè)備投資；

8鋼鐵廠配料控制系統(tǒng)的功能特點和配置選型

本問介紹了某鋼鐵廠事業(yè)的配料控制系統(tǒng)的主要功能，特點，工作原理，控制方式和配置選型。

近年來，我國的鋼鐵冶煉行業(yè)發(fā)展迅速，燒結(jié)礦是煉鐵的主原料，而配料技術(shù)工藝是影響燒結(jié)礦質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，各稱量設(shè)備只有達到一定精度才能保證礦的質(zhì)量。

傳統(tǒng)燒結(jié)工藝中主要依靠工作經(jīng)驗進行調(diào)節(jié)，存在以下幾方面的問題：D不能適時進行調(diào)節(jié)配比，生產(chǎn)效率較低。

D由于缺少計量設(shè)備，人為影響因素較多，物料不能很好控制，浪費現(xiàn)象嚴重，生產(chǎn)成本大大提高，不合格率較多，造成大量的廢品。

D由于物料的粉塵污染較嚴重，嚴重影響工人的身體健康。近幾年來，鋼鐵廠工業(yè)過程自動化程度越來越高及人們對環(huán)保意識的增強，變頻技術(shù)以其優(yōu)異的性能，在國內(nèi)外得以廣泛應用。二、配料控制系統(tǒng)的主要功能及特點1、控制系統(tǒng)主要功能

A監(jiān)控功能：對皮帶稱配料過程的瞬時流量、日累計、月累計、年累計等參數(shù)進行檢測和監(jiān)視；

A畫面顯示：通過計算機顯示器可顯示配料過程中有關(guān)控制參數(shù)的運行狀況，以及顯示實時配料曲線和表格；

A打印管理：可隨時打印配料報表，以便保存和查詢；

A通訊功能：工控機與PLC和配料稱重儀表之間進行可進行雙向數(shù)據(jù)及信息交換；A數(shù)據(jù)處理：系統(tǒng)可自動對采集的信號進行運算處理，并輸出到相應的控制量；A控制功能：根據(jù)操作前相應的設(shè)定值，自動控制設(shè)備的正常運行，包括PID調(diào)節(jié)；

A報警功能：上位機以畫面方式和聲光信號方式對各種參數(shù)超限或設(shè)備狀態(tài)異常進行報警。2、鋼鐵廠配料控制系統(tǒng)的主要特點

A在配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用中小型集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了“分散控制，集中管理”，克服了“危險集中”的問題；A上位機和下位機相對獨立。具有手動、自動、半自動切換功能，聯(lián)機時，彼此間按特定的協(xié)議互通信息，脫機時，單臺秤可獨立實現(xiàn)工藝閉環(huán)過程控制；

A上位機遠離操作現(xiàn)場，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，改善了操作員的工作環(huán)境；

A下位機選用可編程控制器，具有很強的抗干擾能力，編程簡單易于掌握，能在惡劣的環(huán)境中長期可靠的運行；

A采用PID調(diào)節(jié)，提高配料系統(tǒng)的配料精度，并能根據(jù)生產(chǎn)要求，設(shè)置最佳的工作開關(guān)時序，較好的解決料頭料尾問題，自動修改系統(tǒng)的物料配比；三、配料系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理

1、控制系統(tǒng)的總體構(gòu)成拓撲圖及系統(tǒng)原理圖

本系統(tǒng)由一套PLC系統(tǒng)和一套上位機監(jiān)控系統(tǒng)組成。PLC系統(tǒng)由一個S7-300主站和13個稱重配料儀表作為從站及專用通訊電纜組成，主站與從站通過PROFIBUS-DP通訊，上位機監(jiān)控系統(tǒng)采用

Windows201*ProfessionalServerSP2操作系統(tǒng)，安裝西門子STEP7編程軟件及WINCCV6.0組態(tài)軟件�？刂葡到y(tǒng)的總體構(gòu)成拓撲圖及系統(tǒng)原理圖如下所示：

系統(tǒng)原理圖

B上位機：對整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，畫面顯示和報表打印;BPLC：實現(xiàn)配料的自動控制;

B配料儀表：用于配料的PID調(diào)節(jié)及瞬時流量和累計流量等參數(shù)的顯示;B控制柜：用于系統(tǒng)的邏輯控制和供配電;

B現(xiàn)場手操箱：用于現(xiàn)場單臺設(shè)備的啟�？刂�。2、系統(tǒng)的運行方式：每一臺配料稱設(shè)手動，半自動，自動三種控制方式

B手動時，將現(xiàn)場控制箱和儀表箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)都打到手動位置，由現(xiàn)場控制箱上的啟停按鈕、電位器、頻率表等實現(xiàn)控制，由稱量儀表顯示物料瞬時量及累積量。主要用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障PLC控制系統(tǒng)發(fā)生故障或其它原因，需要進行手動檢修試車工作情況下的應急操作。

B半自動時，將現(xiàn)場控制箱和儀表箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)都打到自動位置，由現(xiàn)場控制箱上的啟停按鈕、頻率表、稱重顯示儀表等實現(xiàn)控制，可以通過稱重儀表設(shè)定的配方自動調(diào)整配料量，顯示物料瞬時量及累積量。主要用于不需要上位控制時。

B全自動時，將儀表箱的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到聯(lián)動位置，由上位機控制皮帶的啟停，動態(tài)顯示各物料量、皮帶運行狀態(tài)、各種報警指示，各配料量由上位機根據(jù)工藝要求統(tǒng)一設(shè)定，可進行采集和處理各配料控制回路來的稱量信號與開關(guān)量狀態(tài)，實現(xiàn)整個系統(tǒng)的皮帶秤給料、稱量檢測、料量調(diào)節(jié)，選擇和切換料倉等配料過程的自動控制。此時現(xiàn)場手動控制系統(tǒng)不起作用，完全通過中控室進行操作。3、自動運行系統(tǒng)的啟動和停止

四種方式：順序啟動、順序停止、緊急停止、同時啟動

B順序啟動:用于系統(tǒng)的初次啟動或者順序停止后的系統(tǒng)再啟動，順序啟動功能可以控制參加配料的給料設(shè)備按照皮帶的運行方向按一定的時間間隔依次啟動，保證料頭能夠?qū)�齊。

B順序停止：用于希望長時間停車的場合，這樣可以保證輸送皮帶上的物料都運送干凈，使皮帶處于物料狀態(tài)，并且可以保證料尾對齊。

B緊急停止：用于發(fā)生緊急情況所有參與配料的設(shè)備立即停止運行的場合。

B同時啟動：用于急停后的再啟動，能夠使系統(tǒng)在上一次的“斷點”處接著往下運行，就像沒有發(fā)生過任何事情一樣。

注意：不能隨便，無順序的點擊這四個按鈕，必須按操作要求來操作。4、物料量的控制

B當某種物料量所需配比確定后，將其作為設(shè)定值輸入上位機，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸給稱重儀表。物料落到稱重皮帶上，其重量由稱重傳感器檢測，取得物料流量（測量值）的反饋電壓信號（0～30mV）到稱量控制儀表并運算成為PV當前值，經(jīng)PID運算再輸出4～20mA控制信號至變頻器，以此改變其U／F輸出值，從而改變皮帶速度來控制物料量的大小，實現(xiàn)自動配料。

B物料配比的控制：本系統(tǒng)給料任務(wù)來自上位機的配比輸入與計算進行控制，即將各種原料的工藝參數(shù)輸入計算機，由計算機直接對各料種進行設(shè)定和配比協(xié)調(diào)。

B自動倒倉控制:同一種物料分別裝于幾個料倉中(如精礦粉),在生產(chǎn)中只用到其中的部分料倉給料,要求在某一正在給料的料倉發(fā)生故障(無料、堵料、機械故障等)時,控制系統(tǒng)根據(jù)程序設(shè)定,自動啟動一滿足條件且沒有參與配料的料倉給料系統(tǒng)。

B燃料流量值的自動調(diào)整：設(shè)備順停時，由于精礦粉的總量隨著料倉的逐個減少，這時，程序自動逐漸減少燃料的下料量，以保證原配比不變。四、系統(tǒng)設(shè)備選型1、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)選型

上位工控機：研華IPC610P417彩顯，CCPU：P42.8GC內(nèi)存：256MC硬盤：80G

CCD-ROM:SONYDVD

PLC系統(tǒng):CPU選用西門子CPU315-2DP。具有以下功能：

C具有較大容量的工作存貯器，可用于大量的I/O配置。兩個通訊口，可用于MPI多點通訊及Profibus-DP分布式通訊。

C具有最高187.5千位/S數(shù)據(jù)傳輸能力，字操作時間軟件設(shè)置：操作系統(tǒng)選Windows201*ProfessionalSP2,上位機運行西門子WINCCV6.0組態(tài)軟件,PLC編程軟件選用西門子STEP7V5.3。組態(tài)軟件功能:

實現(xiàn)對全系統(tǒng)的控制管理以及進行系統(tǒng)運行界面的圖形組態(tài)。運行期間上位機完成系統(tǒng)人-機對話、監(jiān)控界面顯示、報警處理和顯示、生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理和報表輸出。2、配料秤選型

配料秤集機械、電氣、儀表一體，是對散裝物料進行連續(xù)的輸送、計量的理想設(shè)備。并可根據(jù)現(xiàn)場要求，實現(xiàn)用動、自動、聯(lián)動控制方式。是燒結(jié)、焦化、原料、水泥配料等生產(chǎn)工藝中的必選設(shè)備。根據(jù)工藝要求，選用江蘇天秤LB-PP-P系列皮帶秤。組成

由秤重橋架、速度傳感器和積算器組成。配料秤原理

裝有載荷傳感器的稱重橋架、安裝于輸送機的縱梁上，稱重橋架支承的稱重托輥，檢測皮帶上的物料重量，產(chǎn)生一個正比于皮帶載荷電氣輸出信號。速度傳感器直接連在從動滾筒上或者大直徑的托輥上，提供一系列脈沖，每個脈沖表示一個皮帶運動單元，脈沖的頻率正比于皮帶速度，積算器從載荷傳感器和速度傳感器接收輸出信號，用電子的方法把皮帶運動和皮帶載荷相乘，并進一步處理通過輸送機的物料總重量，將其轉(zhuǎn)換成選定的工程單位，通過對時間的計算，同時產(chǎn)生一個瞬時流量值。累計總量與瞬時流量分別在顯示器上顯示出來。結(jié)構(gòu)特點

C秤重橋架采用16#槽鋼整體焊接成型，抗變形；C采用環(huán)形裙邊皮帶，有效防止撒料；C機架尾輪采用包膠托輥；

C采用美國先進的技術(shù)-橡膠軸支承，可靠，免維護；C具有完善的內(nèi)外清掃器，保證皮帶清潔；

C加電流輸出接口，可輸出與流量成正比的4-20mA電流；C通訊接口可選：標準RS485、Modbus、Profibus接口。技術(shù)指標

C稱量范圍：1～6000t/hC皮帶輸送機傾角：≤18度C皮帶速度：0.1～4m/sC皮帶寬度：300～201*mm3、現(xiàn)場儀表

鋼鐵廠燒結(jié)配料系統(tǒng)的現(xiàn)場儀表直接接收秤重傳感器、測速傳感器信號，然后經(jīng)過處理，把結(jié)果通過Profibus總線、I/O接口與S7-300設(shè)備相連。該稱重儀表可掛壁安裝，也可就地安裝在稱重設(shè)備旁，操作方便、抗干擾能力強。特點

C壓鑄鋁合金外殼，防塵、防靜電、抗干擾能力強；C雙行中文、四行英文背光液晶顯示；

C硬件電路軟件化，減少焊點，提高儀表長期穩(wěn)定性；C五鍵操作，簡單易學；C內(nèi)有智能PID調(diào)節(jié)功能；

C提供Modbus、Profibus、CAN等通訊；

C控制方式多樣化，可用于恒速配料方式、調(diào)速配料方式、同步調(diào)整配料方式以及雙速調(diào)速配料方式等多種配料場合；

C模擬量、開關(guān)量輸入輸出；

C10V傳感器供橋電壓+毫伏輸入+電流輸入（重量）+開關(guān)量+控制量+重量輸出+流量輸出。技術(shù)指標C精度：Ⅲ級

C線性度：±0.003%C溫度：-30℃-+55℃C濕度：90%

C電源:AC220V-15%~+10%50HZ±2%4、變頻器

變頻器選用施耐德ATV71系列變頻器出色的性能

C最高可達220%的過力矩。

C異步電機有傳感器或無傳感器的磁通矢量控制。C在線自動調(diào)節(jié)(FVC)。C速度或力矩控制。

C輸出頻率最高可達1000Hz。C無傳感器電機控制。可擴展的能力

C基本設(shè)備帶有豐富的功能：應用程序功能、輸入/輸出、通信網(wǎng)絡(luò)，C這些可以通過以下各項實現(xiàn)進一步擴展：C輸入/輸出擴展卡。C編碼器接口卡。C通信卡。

C內(nèi)置可編程控制卡(ControllerInside)。

9基于PLC控制的自動化配料系統(tǒng)

本文摘要：自動化配料系統(tǒng)的恒流量控制采用PID調(diào)節(jié)，流量計量控制是計量偏差與變頻調(diào)速的結(jié)合。依據(jù)系統(tǒng)工藝流程介紹了配料系統(tǒng)的流量控制方式和系統(tǒng)控制過程，詳細講述了PLC的選型及PLC配料控制系統(tǒng)變頻控制中的硬件設(shè)置、參數(shù)設(shè)定和自動配料軟件設(shè)計過程。引言

自動化配料系統(tǒng)是精細化工廠生產(chǎn)工藝過程中一道非常重要的工序，配料工序質(zhì)量對整個產(chǎn)品的質(zhì)量舉足輕重。自動配料控制過程是一個多輸入、多輸出系統(tǒng)，各條配料輸送生產(chǎn)線嚴格地協(xié)調(diào)自動化控制，對料位、流量及時準確地進行監(jiān)測和調(diào)節(jié)。系統(tǒng)由可編程控制器與電子皮帶秤組成一個兩級計算機控制網(wǎng)絡(luò),通過現(xiàn)場總線連接現(xiàn)場儀器儀表、控制計算機、PLC、變頻器等智能程度較高、處理速度快的設(shè)備。在自動配料生產(chǎn)工藝過程中，將主料與輔料按一定比例配合，由電子皮帶秤完成對皮帶輸送機輸送的物料進行計量。PLC主要承擔對輸送設(shè)備、秤量過程進行實時控制，并完成對系統(tǒng)故障檢測、顯示及報警，同時向變頻器輸出信號調(diào)節(jié)皮帶機轉(zhuǎn)速的作用。自動配料控制系統(tǒng)的構(gòu)成

該自動化配料系統(tǒng)由5臺電子皮帶秤配料線組成，編號分別為1#、2#、3#、4#、5#、，其中1#～4#為一組，1#為主料秤，其余三臺為輔料秤。當不需要添加輔料時，5#電子秤單獨工作輸送主料。系統(tǒng)具有恒流量和配比控制兩種功能。對于恒流量控制時，電子皮帶秤根據(jù)皮帶上物料的多少自動調(diào)節(jié)皮帶速度，以達到所設(shè)定流量要求。以主秤（1#）系統(tǒng)工藝流程來分析，工藝流程如圖1所示。

自動化配料系統(tǒng)加電后，皮帶驅(qū)動電機開始旋轉(zhuǎn)，微處理機根據(jù)當前操作控制電機轉(zhuǎn)速。料斗中的物料落在落料區(qū)，經(jīng)皮帶運送到達稱重區(qū)，由電子皮帶秤對皮帶上的物料進行稱重。稱重傳感器根據(jù)所受力的大小輸出一個電壓信號，經(jīng)變送器放大，輸出一個正比于物料重量的計量電平信號。該信號送至上位機的接口，經(jīng)采樣后并轉(zhuǎn)換成一個流量信號，在上位機上顯示當前流量值。同時將此流量信號送至PLC接口，與上位機設(shè)定的各種配料給定值進行比較，然后進行調(diào)節(jié)運算，其控制量送至變頻器，以此來改變變頻器的輸出值，從而改變驅(qū)動電動機的轉(zhuǎn)速。調(diào)整給定量，使之與設(shè)定值相等，完成自動配料過程。

圖1：自動化配料系統(tǒng)工藝流程

流量就是一定時間內(nèi)皮帶上走過的物料量。電子皮帶秤稱量的是瞬時流量，上位機給出的是設(shè)定流量，二者在實時計量中有所偏差。在流量實際控制中采用工業(yè)控制中應用最為廣泛的PID調(diào)節(jié)，根據(jù)流量偏差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制，控制量輸入和輸出（誤差）之間的關(guān)系在時域中可用公式表示如下：

公式中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為積分時間常數(shù)，Td為微分時間常數(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)過程進行自動調(diào)節(jié)時，以主料成分的流量計量為依據(jù)，根據(jù)生產(chǎn)工藝要求通過上位機設(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。流量計量控制是計量偏差與變頻調(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。

圖2：流量PID閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制流程

當系統(tǒng)開始工作時，啟動配料生產(chǎn)線。首先系統(tǒng)程序進行初始化，通過上位機或觸摸屏設(shè)置配料配比，檢查料斗有無物料。若無物料，向料斗送料，啟動配料生產(chǎn)線，由電子皮帶秤進行稱重并實時計量，CPU計算得實時流量及累計流量。若設(shè)定流量與實際流量有偏差，調(diào)節(jié)器根據(jù)系統(tǒng)控制要求比較設(shè)定值與實際流量的偏差，經(jīng)PID調(diào)節(jié)改變輸出信號以控制變頻器對輸送電機的速度調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)恒流量控制。根據(jù)配比各輔料同時混合計量，并按配方工藝要求添加。系統(tǒng)主程序控制流程如圖3。圖3：系統(tǒng)主程序控制流程PLC配料控制系統(tǒng)硬件設(shè)置系統(tǒng)中主、輔料秤由可編程控制器（PLC）和上位機實現(xiàn)兩級控制�，F(xiàn)以1�！�4＃四臺電子皮帶秤的PLC控制分析為例，每一電子皮帶秤有一臺皮帶驅(qū)動電機，兩個料位傳感器，一個速度傳感器，一個稱重傳感器，一臺變頻器，它們構(gòu)成了被控對象。電動機的啟、停由開關(guān)量控制，PLC數(shù)字量輸出信號作為變頻器的控制端輸入信號，經(jīng)變頻器調(diào)制輸出高頻脈沖給皮帶驅(qū)動電機。料位傳感器檢測料斗有無物料，速度傳感器測量電機的轉(zhuǎn)速。系統(tǒng)需8個數(shù)字量輸入信號，25個開關(guān)量輸入信號和24個開關(guān)量輸出信號，I/O點總數(shù)量為57。I/O點數(shù)量和類型如表1所示。表1：PLCI/O口數(shù)量和類型I/O類型數(shù)字量輸入點數(shù)開關(guān)量輸入點數(shù)信號類型流量信號速度信號小計總計3333/2444按鈕料位傳感器變頻器故障變頻器運行自動、手動切換開關(guān)SA跑偏檢測電位器RP2384424開關(guān)量輸出點數(shù)電磁閥信號燈接觸器變頻器調(diào)速信號244893CPU及輸入、輸出模塊選擇西門子公司的SIMATICS7-/300，屬于模塊化小型PLC系統(tǒng)，各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)。根據(jù)系統(tǒng)被控對象的I/O點數(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，選用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU315-2DP。CPU315-2DP是唯一帶現(xiàn)場總線（PROFIBUS）SINECL2-DP接口的CPU模板，具有48KB的RAM，80KB的裝載存儲器，可用存儲卡擴充裝載存儲容量最大到512KB，最大可擴展1024點數(shù)字量或128個模擬量。根據(jù)統(tǒng)計出的I/O點數(shù)選擇一個直流32點和一個16點的SM321數(shù)字量輸入模塊和一個32點SM322繼電器輸出模塊。變頻器選型及其功能設(shè)定三菱公司提供了FR-A540系列變頻器與該公司的標準電機相匹配時的技術(shù)參數(shù)。采用三菱的標準電機，1＃皮帶機額定功率2.2KW，2～4＃皮帶機額定功率為0.4KW，額定電壓380V，額定電流5A，轉(zhuǎn)速1420r/min，調(diào)速范圍120～1200r/min。三菱FR-A540變頻器自帶有PID調(diào)節(jié)功能，根據(jù)自動配料系統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求進行PID控制，需要檢測設(shè)定的部分參數(shù)設(shè)定如下：

①Pr．1＝50Hz，Pr．2＝5Hz，本系統(tǒng)Pr．18＝120Hz不變。②Pr．19＝9999，與電源電壓相同

③Pr．7＝2s，加速時間（7.5K以下出廠設(shè)定值5s，0～3600s/0~360s）Pr．8＝2s，減速時間（7.5K以下出廠設(shè)定值5s，0～3600s/0~360s）④Pr．9由電機額定值決定⑤Pr．14＝0，適用恒轉(zhuǎn)矩負載

⑥Pr．79＝3，外部/PU組合操作模式⑦Pr．183＝8，實現(xiàn)RT開關(guān)＝REX開關(guān)

⑧Pr．128、Pr．129、Pr．130、Pr．131、Pr．132、Pr．133、Pr．134根據(jù)現(xiàn)場PID調(diào)節(jié)具體要求來設(shè)定。

PLC控制系統(tǒng)配料軟件設(shè)計

STEP7是西門子的S7-300系列PLC所用的編程語言，它是一種可運行于通用微機中，在WINDOWS環(huán)境下進行編程的語言。通過STEP7編程軟件，不僅可以非常方便地使用梯形圖和語句表等形式進行離線編程，并通過轉(zhuǎn)接電纜可直接送入PLC的內(nèi)存中執(zhí)行，而且在調(diào)試運行時，還可在線監(jiān)視程序中各個輸入輸出或狀態(tài)點的通斷情況，甚至進行在線修改程序中變量的值，給調(diào)試工作也帶來極大的方便。

STEP7將用戶程序分成不同的類型塊。程序塊分為兩大類：系統(tǒng)塊和用戶塊。用戶塊包括：OB＝組織塊，F(xiàn)B＝功能塊，F(xiàn)C＝功能，DB＝數(shù)據(jù)塊。主程序可以放入“組織塊”（OB）中，而子程序可以放入“功能塊”(FB或FC)中。

在本系統(tǒng)中，PLC的主要任務(wù)是接受外部開關(guān)信號(按鈕、繼電器觸點)和傳感器產(chǎn)生的數(shù)字信號的輸入，判斷當前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器、繼電器、電磁閥等器件，以完成相應的自動化控制任務(wù)。除此之外，另一個重要的任務(wù)就是接受工控機(上位機)的控制命令，以進行自動配料控制。

自動配料程序共有OB1及FC1至FC6等7個“塊”。OB1是主程序，通過6個“CALL”調(diào)用語句，依次調(diào)用FC1至FC6等功能模塊，達到組織整個程序的目的。程序中6個功能塊的任務(wù)分配如下所示：FCl負責系統(tǒng)開始運行以及運行方式的設(shè)定；FC2負責對系統(tǒng)的停止；FC3負責計量泵和計量泵配比控制；FC4負責故障、事故處理控制；FC5負責對變頻器的自動化控制；FC6負責指示燈的顯示控制。結(jié)束語

PLC代替了傳統(tǒng)的機械傳動及龐大的控制電器，實現(xiàn)了電氣的自動化控制。通過對皮帶電動機的變頻調(diào)速，達到節(jié)約能源和提高配料精度。

本文的創(chuàng)新點是：自動化配料系統(tǒng)采用PLC控制方案，具有功能強大、方便靈活、可靠性高、低成本、易維護等優(yōu)點，大大提高了配料精度，便于計量的微機化控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理，通過投產(chǎn)使用取得了良好的經(jīng)濟效益。此項目的經(jīng)濟效益為20萬元。參考文獻：1．吳玉厚，潘振寧，張坷.MAC控制器中PID調(diào)節(jié)的應用[J].沈陽建筑下程學院學報(自然科學版).201*.4第20卷第2期：153-156

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10漣鋼集團燒結(jié)機配料控制系統(tǒng)的改造

漣鋼集團130m2燒結(jié)機配料控制系統(tǒng)改造前有18臺電子配料皮帶秤（簡稱設(shè)備），由于當時設(shè)計缺乏系統(tǒng)考慮，導致配料設(shè)備制造廠家多，型號規(guī)格五花八門，設(shè)備配套不統(tǒng)一，同時設(shè)備配料能力較低，備件來源也很困難，尤其隨著新上180m2燒結(jié)機的投產(chǎn)，兩臺燒結(jié)機生產(chǎn)工藝流程為共用進出料雙系統(tǒng)，工藝控制難度大，生產(chǎn)能力成倍增長，而系統(tǒng)的電子皮帶秤又是原130m2燒結(jié)機的配置，所以導致配料系統(tǒng)經(jīng)常超負荷運行，設(shè)備的驅(qū)動裝置與傳動裝置等重要部件磨損快，消耗大，設(shè)備故障率高，配料控制精度較差，特是使用的國產(chǎn)二次稱重儀表沒有總線方式的配置，功能不強，僅能采用4mA～20mA信號傳輸?shù)絇LC控制，轉(zhuǎn)換誤差大，嚴重影響了系統(tǒng)的稱量準確性。180m2燒結(jié)機是在原130m2燒結(jié)機配料能力基礎(chǔ)上增加了2臺中和粉倉電子配料皮帶秤，是實現(xiàn)配料過程分配流量自動控制及一混、二混加水自動控制的關(guān)鍵設(shè)備。改造前存在的主要問題：①分料室兩臺圓盤落料點與秤用輸送皮帶的落料點高度太大（>700mm），導致落料高度對秤直接產(chǎn)生較大的沖擊力，加上秤的有效稱量段太�。�1.裝備性能通過我們科學合理的技術(shù)改進實踐，改造后的130（180）m2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。投運使用一年來的實踐證明，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130（180）m2燒結(jié)配料系統(tǒng)與國外同類裝備相比（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。

2.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)計中大膽選用國外進口的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，原自動控制配置改用MODBUSPLUS總線制方式與現(xiàn)有的

QUENTUMPLC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，創(chuàng)新性地設(shè)計了節(jié)能環(huán)保程序模塊，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。該系統(tǒng)采用的星形以太網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，通信網(wǎng)絡(luò)TCP／IP五層模型，聯(lián)結(jié)三個工作站，既可對130（180）m2燒結(jié)機配料工藝流程進行實時監(jiān)控和遠程監(jiān)控，又可實現(xiàn)人機界面和在線設(shè)定、在線參數(shù)整定，進一步完善了燒結(jié)配料生產(chǎn)過程的統(tǒng)一調(diào)度指揮和崗位規(guī)范操作的先進生產(chǎn)管理模式。

3.技術(shù)經(jīng)濟指標根據(jù)改造前后漣鋼集團燒結(jié)廠三燒車間有關(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)礦成品率貢獻0.5%，改造后的201*年生產(chǎn)入爐燒結(jié)礦349.34萬噸，配料準確度比改造前的201*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201*年為92.01%，比公司目標計劃提高了2.01%，比改造前的201*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201*年為93.85%，比公司目標計劃提高1.85%，比改造前的201*年提高2.29%。所以，該系統(tǒng)改造后的201*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。

四、配料控制系統(tǒng)原理與控制方式

根據(jù)圖1所示，改造后130（180）m2燒結(jié)機各種原料（如熔劑、中和粉、焦粉、返礦等）通過圓盤給料機和料倉給料器與集料皮帶機之間安裝調(diào)試好的的電子配料皮帶秤稱量檢測后，可定時取得各原料流量反饋值的電壓信號，由稱重傳感器信號輸送至稱重控制儀表，經(jīng)PI運算后再輸出4mA～20mA控制信號，或經(jīng)MB+現(xiàn)場總線送至PLC有關(guān)模塊進行處理，與上位機設(shè)定值進行比較，由PLC完成PI運算，設(shè)定相關(guān)變頻器的輸出頻率；兩種PI運算經(jīng)控制柜上的硬接線轉(zhuǎn)換開關(guān)進行選擇（也可通過上位機HMI畫面上的軟轉(zhuǎn)開關(guān)選擇PLCPI運算輸出或儀表PI運算輸出）。配料皮帶秤中測速編碼器（傳感器）是用來測量皮帶運輸原料速度的，通過被動輪的轉(zhuǎn)動距離轉(zhuǎn)換成皮帶上原料運行速度的脈沖信號送到稱重控制儀表，然后進行調(diào)節(jié)運算，實現(xiàn)自動控制流量大小的要求。系統(tǒng)工作方式有三種：一種是手動給料，即通過外部電位器給變頻器一個模擬電壓，以調(diào)節(jié)電動機的運行速度；第二種是自動給料，即通過稱重控制儀表鍵盤，任意給定所需給料量并通過給料量大小變化自動調(diào)整變頻器頻率（電動機的運行速度）；第三種是上位機遠程給定，由PLC通過模擬量模塊采集二次儀表輸出的4mA～20mA信號，或者經(jīng)MB+現(xiàn)場總線方式完成PLC數(shù)據(jù)采集，這時給料設(shè)定就可由上位機HMI畫面來完成。三個工作站與PLC通過以太網(wǎng)相連并接人公司局域網(wǎng)，可靠完成配科數(shù)據(jù)采集、通訊及信息共享，并且具有與漣鋼集團ERP數(shù)據(jù)上網(wǎng)的生產(chǎn)管理功能。

五、系統(tǒng)改造設(shè)計的創(chuàng)新點

1.通過對130（180）m2燒結(jié)機配料（分料）電子皮帶秤在結(jié)構(gòu)上的改造設(shè)計（見圖2），提高了秤的整體結(jié)構(gòu)機械性能。結(jié)構(gòu)采用單體框多托輥形式，秤架結(jié)構(gòu)系數(shù)為0.5，過載系數(shù)為150%，運行穩(wěn)定性好，計量準確度較高，使用壽命較長。

2.秤體結(jié)構(gòu)在改造設(shè)計中大膽創(chuàng)新，采用優(yōu)質(zhì)厚壁方型管材制作，機架側(cè)面為“目”字型結(jié)構(gòu)，秤框為“日”字型設(shè)計。采用矩形型材，剛性大，撓度小，重量輕，強度高，新穎美觀，完全淘汰了目前國內(nèi)大多數(shù)廠家傳統(tǒng)落后的全槽鋼結(jié)構(gòu)。

3.配料秤體支點采用長軸設(shè)計，同心度高，轉(zhuǎn)軸摩擦力小，并設(shè)計雙軸螺旋，高密度小型橡膠軸承，抗扭矩性能好，復位精度高。配料皮帶秤秤體托輥軸、支點軸均采用側(cè)面安裝法，其承載能力強，穩(wěn)定性好。4.秤體的吊掛部分采用關(guān)節(jié)軸承與短鋼帶直聯(lián)方式。這種結(jié)構(gòu)的復位性、靈敏度均好于改造前的關(guān)節(jié)軸承連接或十字簧片連接方式。經(jīng)現(xiàn)場一年的使用情況證明，這種關(guān)鍵技術(shù)的創(chuàng)新使傳感器承受的載荷信號與垂直于皮帶的線載荷線性一致，確保秤的配料精度高的準確性。

5.為減小“皮帶效應”對計量精度的影響，這次改造將主動輪設(shè)計在受料端，采用擺線針輪與減速器同心傳動，傳動效率高，穩(wěn)定性好，擺動小。徹底消除了電動機、減速機聯(lián)結(jié)不同心產(chǎn)生的秤體擺動所造成的計量誤差。

6.稱重機構(gòu)采用單杠桿雙托輥雙傳感器機構(gòu)，其優(yōu)點與創(chuàng)造點是由兩組托輥所組成的一個稱量平臺，且力臂較長，能最大限度的克服物料輸送不均勻所造成的計量誤差，同時采用雙傳感器，能較好地克服由于皮帶跑偏（偏載）所造成的計量誤差。

7.改造后的配料秤驅(qū)動均設(shè)計為后輪驅(qū)動，其特點是在皮帶運行時上層為松馳狀，下層皮帶為繃緊狀，能較好地克服皮帶張力所帶來的稱重誤差。驅(qū)動輪為包膠腰鼓形，因為包膠可以增強主動輪與皮帶之間的摩擦系數(shù)，還能消除皮帶重載時打滑的現(xiàn)象，同時腰鼓形主、從動輥還具有防皮帶跑偏的功能，運行中不會產(chǎn)生由皮帶強行糾偏所造成的配料控制精度誤差，根據(jù)130（180）m2燒結(jié)機大小流量原料配比工藝要求，其驅(qū)動裝置部分采用BW型硬齒面擺線針輪減速機，聯(lián)軸器采用爪形橡膠聯(lián)軸器，采用直聯(lián)式安裝方式，具有無噪聲、維護量小、檢修方便等特點。

8.130（180）m2燒結(jié)機有6臺圓盤配料秤用刮料器，以前采用平衡錘調(diào)節(jié)單邊刮料橡膠片，長期使用受圓盤配料流量大、原料水分多、粘性強、物料輸送波動變化大的影響，容易造成單邊刮料板磨損快、平衡錘重心輕、調(diào)節(jié)失控、配料皮帶刮料不干凈，導致稱量皮重難以消除，直接影響了秤的配料控制精度和皮帶使用壽命。這次改造中利用皮帶輸送波動起伏的狀態(tài)，創(chuàng)新為每個平衡錘裝置設(shè)計一套簡易的彈簧式調(diào)節(jié)裝置，并同時將原單邊刮料板改成兩面橡膠刮料片，保證了皮帶刮料干凈，刮料板利用率提高了50%，皮帶消耗率降低52.5%，每年可節(jié)省維修成本3萬元以上。

9.通過對秤體結(jié)構(gòu)進行技術(shù)改進后，擁有了質(zhì)優(yōu)價廉的配料稱重檢測設(shè)備，我們還根據(jù)燒結(jié)工藝的要求，針對有些配料倉容量的擴展和工藝設(shè)備的改造情況，對每一臺設(shè)備的安裝高度位置和落料點與有效稱量段分布進行了合理的調(diào)整。由于采用性能優(yōu)越的新型配料稱量設(shè)備，取消了原準備更新28臺變頻器的計劃，通過精確計算充分利用了原有電氣控制設(shè)備，單此一項節(jié)省工程投資12.6萬元左右。10.由于皮帶秤儀表本身不具有現(xiàn)場通用智能總線功能，這次改造中，我們采用了協(xié)議轉(zhuǎn)手段，通過網(wǎng)關(guān)，將皮帶秤稱量儀表的RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換為MODBUSPLUS協(xié)議，為此實現(xiàn)了RS422／RS485←→MODBUSPLUS,RS422／RS485←→MODBUS之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換功能。

11.開發(fā)了基于節(jié)能和安全方式的程序模塊，控制方式上有集中／機旁方式，HMⅡ畫面上有集中自動／集中手動操作方式。在集中自動控制模式中，PID的調(diào)節(jié)精度高，采用了流量前饋技術(shù)，抗干擾能力強，從而達到精確變頻、節(jié)能的目的。同時充分利用儀表反饋的狀態(tài)碼，對現(xiàn)場設(shè)備進行實時全面監(jiān)控，比純硬接線方式更能全面地反映現(xiàn)場故障狀況，保證人身與設(shè)備的安全。六、結(jié)束語

結(jié)合漣鋼集團原料來源復雜、成分波動大、雜物多的實際情況，消化和掌握了國先進的配料工藝和裝備技術(shù)，大膽創(chuàng)新，努力提高電子配料皮帶秤的準確度是這次改造的目的。生產(chǎn)實踐證明，隨著配料準確度的提高，燒結(jié)礦成品率大幅提高，按照相關(guān)統(tǒng)計資料和自身以往的數(shù)據(jù)分析，配料準確度每提高1%，燒結(jié)礦成品率將提高0.5%。201*年漣鋼集團燒結(jié)廠三燒車間共生產(chǎn)入爐燒結(jié)礦349.34萬噸，改造后實際提高了3%配料準確度，增加產(chǎn)量5.24萬噸，確保了燒結(jié)過程工藝控制穩(wěn)定，為漣鋼集團燒結(jié)廠201*年完成歷史性的500萬噸產(chǎn)量提供了基礎(chǔ)性支持，同時也為漣鋼集團產(chǎn)鐵375萬噸、產(chǎn)鋼410萬噸提供了有力保證。該配料稱重系統(tǒng)改造設(shè)計的成功實現(xiàn)，可年創(chuàng)經(jīng)濟效益1000萬元以上。（摘自《計控信息》）

11燒結(jié)礦配料方案與質(zhì)量預測的優(yōu)化

該文章主要探討了以理論推算為主，根據(jù)鐵礦粉物料成分建立不同配比方案，再以實踐累積經(jīng)驗為輔組建系統(tǒng)燒結(jié)礦配料方案。此配料系統(tǒng)方案的建立，克服了燒結(jié)原料品種變換頻繁帶來的質(zhì)量波動，穩(wěn)定了混勻料和燒結(jié)礦（鐵礦粉）的化學成分。1前言

煉鐵以精料為本，燒結(jié)礦質(zhì)量是高爐優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗的基礎(chǔ)，混勻料成分的穩(wěn)定則是燒結(jié)礦質(zhì)量的保證。受國際礦產(chǎn)品供求關(guān)系緊張等因素的影響，型鋼燒結(jié)廠兩臺265m2燒結(jié)機自201*年4月、7月先后投產(chǎn)以來，燒結(jié)生產(chǎn)用料一直呈現(xiàn)出礦源復雜、變換頻繁的趨勢，201*年下半年所用鐵礦粉高達15種，尤其在7～9月，因雨季卸車困難、料種短缺，整堆稱重配料中變換配比最頻繁時高達7次重量，致使混勻料TFe平均偏差跌至0．378、SiO2平均偏差跌至0．356，給燒結(jié)礦的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)帶來了極大困擾。2配料工藝及存在問題2．1配料工藝

如圖1所示，配料生產(chǎn)工藝主要是將各種物料(鐵礦粉)按預定比例配合混勻，再添加適當輔料送至燒結(jié)機焙燒。從宏觀上講，國內(nèi)鐵礦粉多是地方小礦，其優(yōu)點是成本低廉、運輸方便；缺點是品位低、品種多、波動大，與“精料生產(chǎn)”方針不符。進口鐵礦粉品位高、理化性能指標穩(wěn)定，但其運輸困難、成本太高，尤其進入201*年后進口礦產(chǎn)品價格更是一路飆升。綜合現(xiàn)有技術(shù)和經(jīng)濟條件，通常把多種鐵礦粉配合混勻，通過相互作用和交叉影響達到平衡目的。這使得配料比例的確定和質(zhì)量預測有著很強的非線性特征，難以進行單因素分析，質(zhì)量預測與燒結(jié)配料方案的確定變得復雜，燒結(jié)礦的質(zhì)量控制問題也相應復雜化，物料及輔料的種類越多，越難以把握物料配比。

配料工藝流程圖2．2燒結(jié)礦配料存在問題

在燒結(jié)配料工藝中的最大難題是：缺料種。缺料所引發(fā)的問題有：(1)缺料種配料；(2)代料種配料；(3)換配比稱重配料。

“缺料種配料”會引發(fā)混勻料成分波動，唯一的補救措施是盡快將所缺料種如數(shù)均勻補撤到混勻料堆上。根據(jù)實際累積經(jīng)驗值，當缺料量≤3％時，混勻料成分尚能滿足偏差要求≤0．2；當缺料量＞3％時，混勻料成分將超出偏差要求＞0．2�！按�料種配料”會加大混勻料的成分和理化性能差距，其差距大小取決于替代料種雙方的成分和性能差距，因此替代料種成分要盡可能相似。而同一預測質(zhì)量本身就具備不同的配比方案，因此“換配比配料”如果計算得當，原則上不會引起太大波動。3系統(tǒng)配料方案

一個完善的配料方案必須解決5個基本問題：(1)、選用哪幾種物料；(2)、確定怎樣的配比；(3)、預算混勻料、燒結(jié)礦的化學成分；(4)配料成本；(5)預算燒結(jié)礦的性能指標。

配料規(guī)律和知識的總結(jié)是建立系統(tǒng)配料方案的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，由于燒結(jié)配料制約因素繁雜，許多機理方面的問題還沒有解決，目前學術(shù)界的配料專家也很難全面、明確的表述配料規(guī)律和知識，這給系統(tǒng)配料方案的建立帶來了很大的困難。針對此現(xiàn)狀，確定在知識的獲取和系統(tǒng)配料方案的建立上，采用科學理論推算為主、實際經(jīng)驗累積為附的辦法，即首先利用“能量守恒定律"和現(xiàn)代電算知識，根據(jù)物料成分建立不同配比方案，推算其對應的化學成分和配料成本等，預測其質(zhì)量指標，初步建立起“系統(tǒng)配料方案”；再在實際應用中逐步完善各配料方案對燒結(jié)礦的影響。本系統(tǒng)的特點是：正向預測質(zhì)量指標，反向推算料種配比。其原理圖如下：

其函數(shù)關(guān)系可表達為：

配料公式

在建立系統(tǒng)配料方案時，我們?nèi)∽兞縓i(i＝1，2，3，n)為各物料及輔料的用量百分比(配IL)，輸出變量Y為燒結(jié)礦的某種質(zhì)量指標，如：篩分、堿度、還原性等。一個配料方案為一組輸人變量，稱為一個樣本，每個樣本都對應著一組質(zhì)量指標。將這些樣本逐次輸入計算網(wǎng)絡(luò)，反復模擬預算，結(jié)合實際經(jīng)驗值，最終就會形成一組對應質(zhì)量指標的配料模型，形成一個方便實用、反應快捷的系統(tǒng)配料方案。建立起較為完善的系統(tǒng)配料方案后，可以根據(jù)要求質(zhì)量指標，沿不同坐標方向輪流進行搜索，直至找到最優(yōu)組合點為止

燒結(jié)礦配料方案原理圖

4質(zhì)量預測與配料方案的優(yōu)化

一個配料方案實際是一個物料配比與質(zhì)量指標的函數(shù)關(guān)系式。因此，將選取物料及其配比帶人計算公式，得出相應質(zhì)量指標，這就是“質(zhì)量預測”。企業(yè)追求的是效益，從效益角度出發(fā)，質(zhì)量指標往往并不要求極點，而有一個度或最佳結(jié)合點。配料方案的優(yōu)化，就是根據(jù)企業(yè)需求，反向?qū)で笞罴雅淞戏桨浮?/p>

例如：從某一配料方案開始，保持其它物料配比不變，每調(diào)整一次物料1，都將新方案帶人上述函數(shù)公式，得到一個確定質(zhì)量指標值，若干次調(diào)整后，選出其極值，并記住相應物料1的配比。在此基礎(chǔ)上，再用類似的方法調(diào)整物料2的配比，以此類推，直至所有物料。如果結(jié)果不滿足要求，可變更起始計算物料料種，重復上述計算，直至滿意為止。為適應生產(chǎn)需求，實際確定配料方案時，應制定出2～3個應急配比方案，以備應用。5配料方案的實際應用

通過制定系統(tǒng)配料方案，我們對201*年混勻料生產(chǎn)采取了科學的成分預控，改善了混勻料生產(chǎn)的被動局面，混勻料平均月產(chǎn)量較201*年提升了37％，Tfe波動平均降低了0．45％。201*年11月型鋼燒結(jié)廠雖然頻繁出現(xiàn)一次料場缺料換配比現(xiàn)象，TFe平均偏差仍提升到了0．198、SiO2平均偏差提升至0．156燒結(jié)礦綜合合格率高達95．30％。多年的生產(chǎn)實踐證明，Tfe波動每降低0．1％，燒結(jié)礦產(chǎn)量提升0．28％，固體燃耗降低1．2％，高爐產(chǎn)量提升0．56％。

配料系統(tǒng)方案制定繁瑣，但基層燒結(jié)礦配料配比調(diào)節(jié)簡便易行。因為：(1)、實際生產(chǎn)中配比往往是基本固定的，只是偶爾因某個料種缺貨造成調(diào)配比，只需要一唯搜索即可得到滿意效果；(2)、質(zhì)量指標雖然影響因素不固定，但其主要影響因素一目了然，調(diào)節(jié)指標只需對主要影響物料進行變動，往往一唯搜索即可得到滿意效果。如：燒結(jié)礦MgO含量偏高，對應原料中只有智利、張精MgO含量偏高，則只需考慮調(diào)這兩種物料配比即可得到滿意效果；(3)、建立系統(tǒng)配料方案后，只需搜索，操作簡單，易于初學人員迅速掌握。

12配料系統(tǒng)改造方案：電子皮帶秤替代核子秤

本文以浙江水泥廠配料系統(tǒng)為背景，針對原有核子秤系統(tǒng)存在的缺陷，給出了電子皮帶秤系統(tǒng)改造方案。結(jié)合了PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)勢以及電子秤的高精度、高可靠性等特點，詳細介紹了系統(tǒng)的軟件和硬件配置。通過實際應用，證明了該改造方案具有很多優(yōu)點。改造后系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度得到了很大的提高，取得了良好的控制效果。

上世紀50、60年代，固體物料連續(xù)計量設(shè)備主要以機械式皮帶秤為主，60年代末電子皮帶秤開始得到應用，隨后迅速占領(lǐng)了整個市場，全面取代了機械式皮帶秤。80年代后期，國內(nèi)有些鋼廠及電廠開始引入核子皮帶秤，打破了電子皮帶秤一統(tǒng)天下的局面。由于核子秤和電子秤測量原理上的差異，使得核子秤和電子秤在不同過程的計量中各有優(yōu)勢。例如，由于核子秤存在的污染，精度等問題，國外工業(yè)發(fā)達國家的水泥廠和國內(nèi)引進先進技術(shù)設(shè)備的水泥廠，均沒有采用核子秤做配料系統(tǒng)的給料計量裝置[1]。本文即以某水泥配料系統(tǒng)為背景，主要介紹其原料磨計量配比控制系統(tǒng)中核子秤改造為電子秤的整體方案和系統(tǒng)設(shè)計。

1，工藝過程

本配料系統(tǒng)為半干法原料磨計量配比控制系統(tǒng)，由四臺原料磨組成，采取一磨三秤四通道進行計量、配比控制。其中，1#、2#原料磨常用物料品種為砂頁巖、石灰石、鐵粉；3#原料磨常用物料品種為砂頁巖、石灰石、白云石；4#原料磨常用物料品種為石灰石、白云石、鐵粉。圖1是其中一個原料磨的示意圖，原料磨由三個喂料倉下料，即需安裝三臺皮帶秤給料機。該原料磨機的總臺時產(chǎn)量為0－60t/h[5][6]。當前系統(tǒng)為核子秤計量系統(tǒng)，擬改成電子皮帶秤。核子皮帶秤和電子皮帶秤都是對皮帶輸送機輸送的物料進行計量的設(shè)備。從原理上來看，兩設(shè)備的共同點是：為了得到所輸送物料的重量流量，都要檢測皮帶的物料荷重和皮帶的速度信號，然后將兩個信號相乘得到瞬時流量，再經(jīng)積分或累加運算得到一段時間內(nèi)輸送物料的重量累計值；檢測皮帶速度的方式相同，都是采用磁阻脈沖式、光電脈沖式之類測速傳感器。不同點是：核子皮帶秤是通過物料對射線的吸收來確定荷重信號，而電子皮帶秤是通過對設(shè)定長度上的物料重量進行稱量來確定荷重信號。

圖1，一臺原料磨的示意圖2，原有系統(tǒng)缺陷分析

從精度方面考慮，對電子皮帶秤來說，流量越大，通常可達到更高的精確度，而對核子皮帶秤來說，由于放射源強度的限制，在大流量、高負荷的情況下，透過物料被探測器接收的射線強度太弱，這無疑影響了測量準確度。

就安全問題講，電子皮帶秤不存在安全問題。核子皮帶秤裝有核輻射源，核輻射源通常采用銫（CS137），其輻射強度對點狀射源一般為3.7×109貝可(100毫居里)，對線狀射源一般為6×108貝可(16毫居里)。因此，核子皮帶秤使用之前，要向全體工作人員普及核輻射儀表知識及防護知識；使用核輻射儀表應有完善的規(guī)章制度和嚴格的安全防護措施，訂購核輻射儀表之前，要向衛(wèi)生、防疫、公安部門提出申請并取得同意，安裝后要經(jīng)衛(wèi)生、防疫、公安部門審查并發(fā)放使用合格證后方可使用；要配備專用的輻射劑量檢測儀表并指定專人負責維護工作，工作人員享受特殊保健并需定期檢查身體。3，控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計

常規(guī)電子皮帶秤計量系統(tǒng)由計量秤體（給料機）、荷重傳感器、速度傳感器、變頻器、積算器、工控計算機等組成。配料控制系統(tǒng)通過積算器或計算機的PID調(diào)節(jié)，能使物料的實際流量達到設(shè)定流量，從而使該系統(tǒng)達到自動配料的目的。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。從圖上可以看出，本控制系統(tǒng)為直接數(shù)字控制（DDC）型控制系統(tǒng)。下位控制中，傳感器，變頻器及積算器自成系統(tǒng)，形成閉環(huán)反饋，一般能夠自動調(diào)節(jié)，達到上位設(shè)定值。下位控制的核心是積算器，積算器實質(zhì)上為一單片機做成的配料系統(tǒng)專用配料控制器。上位控制為工業(yè)計算機。上位工控計算機提供人機界面，實時數(shù)據(jù)顯示，趨勢，報表等，并根據(jù)生產(chǎn)要求實現(xiàn)最優(yōu)配比。上下位采用模擬信號和數(shù)字信號的直接交換和數(shù)據(jù)通訊兩種方式進行數(shù)據(jù)交換[2][4]。

圖2，基于積算器的DDC控制系統(tǒng)方案

圖3，基于PLC的DDC控制系統(tǒng)方案

該方案中，一臺積算器配合荷重傳感器及變頻器，只能控制一臺計量秤體，而單臺積算器的造價較高，該系統(tǒng)中有12臺秤，故在整個系統(tǒng)中，積算器的成本過高。而且，積算器一般都為專用設(shè)備，對設(shè)備制造廠家的依賴較大，也不方便備貨。

針對該積算器的控制功能及實際情況，我們提出另一種解決方案，即使用PLC替代積算器。使用PLC替代積算器，有自身獨特的優(yōu)勢，如：系統(tǒng)配置靈活，可根據(jù)需要添加IO通道；系統(tǒng)可靠性高，信號響應快速；功能強大，可根據(jù)需要擴展控制器的功能；可適當減輕上位控制計算機負擔，可一臺PLC執(zhí)行多個PID運算，替代多臺積算器；

價格有優(yōu)勢，備件方便。改進后的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

該系統(tǒng)中，速度信號為脈沖信號，則PLC中需要配置脈沖計數(shù)模塊；荷重信號為弱電信號，需要進行信號放大，并轉(zhuǎn)化為標準信號；變頻器可以接收標準的4～20mA信號或者0～10V的信號，采用4～20mA作為控制信號，這是因為電流信號抗干擾能力強的緣故。另外，秤體帶有一些糾偏的限位開關(guān)裝置，可用于系統(tǒng)報警。

PLC和上位控制計算機之間通過4，系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計

1）系統(tǒng)硬件配置，如表1所示。2）系統(tǒng)軟件配置

上位監(jiān)控計算機采用西門子的HMI組態(tài)軟件WINCC，下位PLC為西門子的S7300系列，故使用STEP7進行編程。下位

PLC需要完成的主要任務(wù)有：①采集現(xiàn)場的速度信號、荷重信號，皮帶糾偏狀態(tài)信號等；②將荷重信號對速度信號進行積分運算，獲取秤體上的瞬時流量；③執(zhí)行PID運算，得到變頻器的速度給定信號；④檢查相關(guān)信號狀態(tài)，滿足報警條件者給出報警信號。程序流程圖如圖4所示。

PROFIBUS或者MPI方式進行通訊，通訊速度可達12M/S，足以達到系統(tǒng)的實時性要求[3][7]。

表1，基于PLC的DDC控制系統(tǒng)硬件配置表[3]

圖4，PLC程序流程圖5，控制效果對比分析

皮帶核子秤改為電子皮帶秤后，當前系統(tǒng)的計量精度在＋0.5%，大大超過廠家要

求的1％的計量精度。因電子皮帶秤稱重原理是通過皮帶測量物料重量，所以皮帶輸送機的狀況，如皮帶張力、皮帶硬度、皮帶跑偏、托輥未校準、托輥偏心等對稱量準確度

有一定影響，但只要進行相關(guān)校準及維護，計量精度還可以進一步提高。不過，相對于原有系統(tǒng)的核子秤系統(tǒng)，計量精度已經(jīng)得到較大提高。究其原因，主要是因為核子皮帶秤是通過射線吸收原理進行測量，物料特性的變化，如品種、成分、含水量、在皮帶上斷面形狀的變化都對測量準確度有影響，例如稱量物料變化時，需要重新進行校準。當物料含水量變化±10%時，就有可能引起±0.5%的誤差，等等。雖然原有系統(tǒng)的標稱精度為＋1％，但在實際使用過程中，基本達不到該精度。除了精度的提高外，電子皮帶秤的維護也有其優(yōu)勢，不需要專人維護。

在電子皮帶秤的方案中，由于采用了PLC作為控制器，相對于原有的積算器，PLC的運算速度更快，計算精度更高，結(jié)構(gòu)更靈活，功能更強大。對于提高系統(tǒng)的計量精度，降低系統(tǒng)的硬件成本，起到了很重要的作用。表2列出了系統(tǒng)在改造前后的控制效果的對比。

表2，原配料系統(tǒng)與新系統(tǒng)的控制效果對比表6，結(jié)束語

水泥配料系統(tǒng)改造為電子皮帶秤以后，計量系統(tǒng)工作正常，達到了甚至超過了廠家的技術(shù)要求。當然，這次核子皮帶秤改為電子皮帶秤，并不意味電子皮帶秤比核子秤更優(yōu)越，只是應用場合不同，對計量秤的要求不同。核子皮帶秤也有其優(yōu)點，如安裝簡單，維護方便等。讀者在選型時應針對具體情況區(qū)別對待。參考文獻：

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作者信息：許建鳳，方蕾（浙江工業(yè)大學之江學院，浙江杭州310024）

13配料皮帶秤控制系統(tǒng)的計量誤差分析及改造

本文通過對配料電子皮帶秤在使用過程中存在問題的分析，找出影響配料皮帶秤計量準確度的各種原因。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，提出具體的改造方案，并論證。改造后，運行良好。

現(xiàn)代的冶金、化工、食品、建材等企業(yè)越來越重視生產(chǎn)配料，在很多時候，配料準確度的優(yōu)劣決定了產(chǎn)品質(zhì)量的好壞和生產(chǎn)效益的高低。而在配料生產(chǎn)過程中，原料稱重的控制是最重要的環(huán)節(jié)。原料稱重控制的準確度及可靠性是整個配料控制過程的關(guān)鍵部分。目前市場上配料秤產(chǎn)品最突出的缺點就是計量誤差較大，無法保證高效生產(chǎn)對物料計量誤差的要求。大部分產(chǎn)品說明書標注的計量誤差是±１％～２％，而在實際的使用環(huán)境中，運行中的計量誤差通常在±５％，甚至更高。在線的皮帶秤配料系統(tǒng)采用的稱量裝置通常分為集傳感技術(shù)、電子技術(shù)和計算機技術(shù)為一體的電子秤和集電子技術(shù)與核子技術(shù)和計算機技術(shù)為一體的核子秤。由于各自的工作原理即配料模式不同，其生產(chǎn)適用性和準確度也大不相同。自動化配料控制系統(tǒng)的配料模式分為靜態(tài)配料模式和動態(tài)配料模式，包括靜態(tài)計量、配料電子皮帶秤計量、核子秤計量等，各種模式分別適用于不同的應用現(xiàn)場。通常靜態(tài)配料模式一般采用料斗秤，按靜態(tài)計量準確度標準應為允差±０．１％。我廠東方銅業(yè)公司鼓風爐主要是靜態(tài)配料控制系統(tǒng)；動態(tài)配料模式可采用配料電子皮帶秤或核子秤，按動態(tài)計量的準確度標準應為允差±１％。我廠精鋅冶煉廠二車間、制團３＃系統(tǒng)、制團４＃系統(tǒng)都采用動態(tài)配料模式。

精鋅冶煉廠二車間的配料控制系統(tǒng)一直采用電子皮帶秤擔負著煤、礦的計量任務(wù)。但近年來，由于設(shè)備技術(shù)狀況、使用環(huán)境等因素的影響，致使計量失準，工藝參數(shù)嚴重超差，極大地影響了配煤比合格率，影響了我公司的經(jīng)濟效益。

動態(tài)配料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及計量誤差分析（１）配料電子皮帶秤的構(gòu)成及工作原理

配料電子皮帶秤一般由機械秤架、稱重傳感器、測速傳感器、稱重顯示儀表等四部分構(gòu)成。當皮帶輸送物料時，稱量段上的物料重量通過皮帶稱量托輥載臺作用于稱重傳感器，稱重傳感器將重量信號（ｍｖ級）送入運算器，經(jīng)過放大、濾波、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換等變換成數(shù)字信號。裝在回程皮帶上的測速傳感器把皮帶運行的速度信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，送入運算器。運算器將兩個信號進行乘積運算，從而得出物料的重量累計值及瞬時量并顯示。運算器的計算方法一般有積分法和累加法兩種數(shù)學模式。（２）誤差原因分析

由配料皮帶秤結(jié)構(gòu)原理及重量累積值的計算方法可知，它的計量準確度是由稱重傳感器與測速傳感器所檢測到的單位長度上的物料重量以及皮帶運行速度決定的。在實際稱量過程中，由于稱重托輥的非準直度，皮帶張力及皮帶運行阻力等“皮帶效應”的影響，使得皮帶秤具有由其組成結(jié)構(gòu)及工作方式?jīng)Q定的計量誤差。它的現(xiàn)場安裝與使用也是引起計量誤差的因素。因此，配料皮帶秤的計量誤差可分為以下幾個方面：

１）稱重力誤差稱重力誤差是配料皮帶秤誤差分量中最主要的部分，它主要由稱重托輥的非準直度及皮帶張力變化引起。

２）皮帶速度誤差皮帶速度誤差主要由測速傳感器、皮帶跑偏引起的。

３）信號處理誤差信號處理誤差是稱重顯示儀表對稱重傳感器與測速傳感器的輸出信號進行放大、濾波、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換等處理運算過程中產(chǎn)生的誤差。

４）校準誤差校準誤差產(chǎn)生的原因：①校準方法與校準周期②校準時配料皮帶秤與皮帶機系統(tǒng)的工作狀況與日常計量時的狀況之間，存在著諸如皮帶張力、皮帶轉(zhuǎn)圈數(shù)等方面的差異。５）環(huán)境影響誤差環(huán)境影響誤差主要由溫度、濕度、振動和電磁干擾等引起。改造方案通過以上對配料皮帶秤計量誤差產(chǎn)生的原因的分析，結(jié)合配料控制系統(tǒng)現(xiàn)場的實際，我們對配料１＃、２＃系統(tǒng)的煤秤、礦秤提出了新的改造方案。（１）配料皮帶秤秤架

通過配料皮帶秤的物料重量，首先需要用稱量框架把物料重量傳遞給稱重傳感器，并且要求它僅傳遞物料對皮帶的垂直作用力，而不把任何水平分力傳給傳感器。因此，配料皮帶秤架的結(jié)構(gòu)與運行狀況的變化，都會引起稱重力誤差。原配料皮帶秤采用ＸＥ１型秤架。該秤架靠機械杠桿傳遞力，結(jié)構(gòu)復雜，可靠性差，受力不合理。由于支點摩擦力矩的存在，皮帶載荷時杠桿撓度對計量托輥位移的影響，特別是由于現(xiàn)場環(huán)境較差常導致計量箱內(nèi)支點、杠桿和傳感器積塵。這些因素使秤架很難將皮帶載荷按一定比例傳遞給傳感器，造成ｍｖ級信號偏差較大�，F(xiàn)在我們選用ＸＥ２型懸浮式秤架。該秤架結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，無支點，無杠桿，四支傳感器安裝在皮帶下方，被測物料經(jīng)皮帶和稱量框架直接作用在傳感器上。而且秤體采用封閉聯(lián)接，無任何積料、卡料之處，無需現(xiàn)場維護。計量托輥采用多托輥組。其特點：有效稱量段長，皮帶不均勻荷重、皮帶跑偏等對稱重準確度及穩(wěn)定性的影響較小。根據(jù)現(xiàn)場工況條件和生產(chǎn)要求，配料皮帶秤的主要設(shè)計參數(shù)如表１所示。

（２）稱重傳感器

稱重傳感器是配料皮帶秤力與電轉(zhuǎn)換的核心部件，它的形式和性能指標決定了測力的準確度，也是引起稱重力誤差的一個主要因素。

１）稱重傳感器數(shù)量原配料電子皮帶秤裝有一支傳感器，運行過程中因皮帶跑偏、物料在皮帶上堆積偏向一側(cè)引起偏心載荷，影響準確度。根據(jù)現(xiàn)場輸送機運行的實際情況，我們選用四只傳感器，四只傳感器采用并聯(lián)工作方式。保證稱量準確度。

２）稱重傳感器量程為保證配料皮帶秤稱量結(jié)果的準確度，克服傳感器在低量程段線性度差的缺點，傳感器的量程應根據(jù)皮帶秤的最大流量來選擇。在實際工作中，要求傳感器的有效量程（配料皮帶秤最大瞬間荷重）介于最大量程的２０％～８０％之間。通過對傳感器受力分析，根據(jù)力矩平衡原理，傳感器量程選擇如表２所示。

（３）稱重顯示儀表

用ＣＦＣ－２００演算器取代ＥＨ－７７５演算器。ＣＦＣ－２００稱重儀表沒有模擬調(diào)節(jié)部分，用數(shù)字就能調(diào)節(jié)零點和量程，一次調(diào)整就能記憶，能夠很容易的進行高精度的調(diào)整。重量信號的輸入，通過高分辨率的Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換器，以２５次／秒的速度取入ＣＰＵ，能保證±０．１％的直線性。另外由于采用了長線比例補償，能保證高精度稱重儀表測量。（４）校準方式

目前，配料皮帶秤的校準方法有：掛碼校準，鏈碼校準和實物校準三種。其中掛碼校準與鏈碼校準只能在一定條件下校驗配料皮帶秤的重復性而不能確定配料皮帶秤的準確度。實物校準則不同，它的實質(zhì)是化動態(tài)為靜態(tài)的一種校驗方法，是配料皮帶秤量值溯源的最準確的方法，校準結(jié)果真實可靠。配料皮帶秤是對動態(tài)物料進行連續(xù)累積稱量，它的準確度的保持，依賴于頻繁的日常校準工作。我們采取了責任追究、日常巡檢、加大實物校準力度、縮短校準周期和加強技術(shù)培訓等措施，確保配料皮帶秤的準確計量。

（５）改善環(huán)境條件儀表室加裝空調(diào)，確保溫度、濕度指標達到儀表正常運行的要求。配料皮帶秤安裝地段遠離振動源。儀表電纜敷設(shè)遠離三相交流電源及大功率的電磁設(shè)備。３配料皮帶秤改造方案實施（１）系統(tǒng)安裝

由輸送機的結(jié)構(gòu)原理可知，驅(qū)動輪處張力較大，因此在保證稱重結(jié)果不受輸送機尾輪影響的前提下，配料皮帶秤應安裝在靠近尾輪的直線段上，并與下料口的距離不小于額定速度時皮帶１Ｓ移動距離的２～５倍。（２）調(diào)試

１）零點校準根據(jù)規(guī)程要求，配料電子皮帶秤零點校準時，皮帶空載運行整數(shù)圈后，儀表顯示的零點允許值應按如下的方法計算（以煤秤為例）：最大瞬間荷重：３０ｋｇ有效稱量段長度：２ｍ皮帶全長：１２．７８ｍ皮帶整圈數(shù)：４計量精度：±０．５％根據(jù)配料皮帶秤參數(shù)計算可得：煤秤：零點允許值＝３０／２×\7X２．７８×\\u65300X×\8X±\6X．５％）＝３．８（ｋｇ）具體測試結(jié)果如表３所示。

２）實物校準

分別用最大流量４０％和８０％的物料校驗（物料量為該配料皮帶秤最小刻度的１０００倍以上的重量），結(jié)果如表所示。

３）掛碼校驗

由于實物標定所需要的設(shè)備、人員都比較多，費用比較大，所以每次實物標定以后，我們都用掛碼的方法來取得經(jīng)驗值，以后都用這個經(jīng)驗值來考查該秤的計量精度（除非發(fā)生了特殊的機械故障）。準備負荷率相應的檢棒，重量計算方法如下：檢棒的重量＝最大瞬間荷重×４０％（８０％）將相應的檢棒放在稱量框架上，進行校驗，同時計下儀表示值，重復幾次，取平均值作為該檢棒的經(jīng)驗值。具體數(shù)據(jù)如表５。

皮帶秤運行及效果分析配料皮帶秤控制系統(tǒng)改造完畢投入使用以后，經(jīng)過一年多的運行，狀態(tài)良好，工作流量比較穩(wěn)定。在日常運轉(zhuǎn)過程中，兩臺配料皮帶秤均運行在有效稱量范圍內(nèi)。經(jīng)過多次抽查，掛碼校準結(jié)果均在誤差范圍內(nèi)。如表６所示。配料控制器系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

結(jié)束語

通過這次技術(shù)改造，提高了配料電子皮帶秤的計量準確度，為工藝平穩(wěn)操作提供了可靠的數(shù)據(jù)依據(jù)。同時降低了故障率，提高了工作效率。實踐證明，這次改造是成功的，為企業(yè)的節(jié)能降耗提供了有力的保障，達到了預期的效果。

MeasurementErrorAnalyzingofElectronicScaleinBlendigSystemandItsImprovement楊大偉（葫蘆島有色金屬集團有限公司計控處，葫蘆島市１２５００３）YangDawei(DesignOffice,HuludaoNonferrousMetalsGroupCo.,Ltd.,Huludao125003)

14配料控制系統(tǒng)應用PLC的技術(shù)方案

本文介紹了配料控制系統(tǒng)中如何應用PLC的技術(shù)提高自動化配料生產(chǎn)效率，節(jié)約人力成本,增大企業(yè)生產(chǎn)效益的方案.問題的提出最近，許多用戶比較關(guān)心如何選擇合理的軟硬件構(gòu)成一個經(jīng)濟、實用的粉體、液體等原料的配料控制系統(tǒng)。我公司有幸承接、應用了這一類自動配料項目，現(xiàn)將這方面的有關(guān)情況簡述，供與同行交流、切磋�！襞淞舷到y(tǒng)控制器件選型：

采用PLC高功能主機：FBS-32MC、顯控5.7寸彩色觸摸屏：MT506M與梅特勒-托利多稱重控制儀共同組成配料系統(tǒng)控制主件，稱重控制儀的去皮、清皮和歸零通過通訊給定。◆PLC選型依據(jù)：

1)具有足夠大的暫存器空間且獨家提供檔案暫存器空間，保證系統(tǒng)的配料配方量足夠多足夠大，透過專用指令操作保證配方的絕對安全

2)通訊功能強大，通訊協(xié)議編程簡單方便

3)可擴展多個通訊口，為系統(tǒng)延伸控制與聯(lián)網(wǎng)提供硬件支持4)經(jīng)濟實惠，運行可靠穩(wěn)定性要好配料控制系統(tǒng)的構(gòu)成

該配料系統(tǒng)由4個儲料槽及計量槽構(gòu)成，由稱重控制儀驅(qū)動，按生產(chǎn)流程依次為儲料控制、落料控制、攪拌控制、計量控制、卸料控制，配料控制系統(tǒng)構(gòu)成如下圖(簡化)：

◆配料策略如下：

1、當配料按鈕按下時，啟動配料2、確認計量槽清空，重量歸零

3、半閉卸料閥112，開啟配原料A101，直到原料A101達到設(shè)定值時(即原料A101=秤當前重量減去空秤皮重)，關(guān)閉原料A101配料，延時1秒攪拌配料控制系統(tǒng)工作，一定時間后啟動配原料A102標志位。4、當配原料A102標志成立時，開啟配原料A102，開始配原料A102，直到原料A102達到設(shè)定值時(即原料A102=秤當前重量減去空秤皮重再減去原料A102重量)，關(guān)閉原料A102配料，延時1秒攪拌系統(tǒng)工作，一定時間后啟動配下一配料標志位。以此類推至完成配方�！舸祟惻淞舷到y(tǒng)的實現(xiàn)功能有如下特點：

1）實現(xiàn)進料、送料、攪拌、卸料的自動聯(lián)鎖和控制；

2）能實現(xiàn)計量、進料、送料、攪拌、卸料的手動操作的功能；

3）能顯示實時的工作狀況和各種物料參數(shù)�？呻S時進行調(diào)用并顯示、打印任何時間的報表與客戶表。具有配比預存，可隨時進行輸入、修改或刪除某種配比。

4）美觀實用的動態(tài)模擬。利用動態(tài)畫面將計量和卸料過程中的配料閥門、落料控制、進出料狀態(tài)（計量槽料位變化）進行模擬顯示。

5）具備粗稱和細稱功能。(精稱提前量有自動調(diào)整功能，消除落差影響)，超差自動報警、自動扣除功能。6）具有操作員權(quán)限管理功能。PLC/HMI軟件關(guān)鍵點簡介：

1.配料配方控制程序如下圖：完成對配料配方數(shù)據(jù)的操作；

應用永宏的FUN160檔案存儲器可方便的實現(xiàn)對配方的保存與提取，存儲容量大且不占用寶貴的內(nèi)部暫存器。

2.配料總量自動計算程序如下圖：完成配料總量的自動累加；

相信大家在做配料控制系統(tǒng)的時侯，會碰到這樣一種情況：雖然說已經(jīng)知道了每種原料的配料量，但是要想知道配料的總量往往都只是在需要的時侯進行手動計算，這樣既慢又容易出錯，應用PLC的變址暫存器結(jié)果循環(huán)指令可非常方便的達到，即準確又快速基本上在輸入配方的同時，總量計算完成。

3.配方操作HMI畫面如下；

4.配料種類數(shù)及提取配方的正確與否判斷程序如下圖：產(chǎn)生配方操作時提示信息；根據(jù)用戶輸入配方的信息自動產(chǎn)生配方操作的提示信息，使之顯示于觸摸屏上

5.配料控制系統(tǒng)的配方相關(guān)操作完成提示的觸摸屏介面如下；

總結(jié)

本配料控制系統(tǒng)采用PLC全套解決方案，具有以下幾大優(yōu)點：

(1)人性化的編程軟件，全自動完成配料所有過程,減少了客戶工作量。(2)優(yōu)化的閉環(huán)控制系統(tǒng)，降低成本，提高了控制的精度

(3)自動化元件選型配套，整個配料系統(tǒng)運行穩(wěn)定高效，減少后期維護量

在現(xiàn)代生產(chǎn)系統(tǒng)環(huán)節(jié)中，隨著人工成本的不斷上漲，勢必使企業(yè)調(diào)整生存法則，提高自動化程度，減少人工成本，該配料系統(tǒng)的自動控制水平較高，配置靈活，功能齊全，操作方便，是應對人工上漲一種十分可行的解決方案。

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