智能混匀配料自动控制系统研究与应用

葛慧

[摘要]莱钢股份炼铁厂原料场混匀配料系统主要通过Quantum PLC完成混匀配料系统皮带秤流量，料仓料位等信号数据采集、语音报警，皮带启动的预警，各种历史趋势的记录，料头料尾对齐，可随时进行配比设定、流量设定、频率设定的切换，空仓自动换仓功能，手自动无扰动切换及生产过程的逻辑控制等功能，从而实现自动配料。该系统运行稳定，提高了原料场混匀配料的精确度，为今后烧结生产的稳定、顺产、优质提供可靠的保障，产生巨大的经济效益。

[关键词]混匀配料；PLC；自动配料；自控系统

[中图分类号][C94] [文献标识码]A [文章编号]1672-5158（2013）06-0187-01

1、概述

随着高炉生产节奏加快，对烧结原料要求越来越高，原料混匀配料作为烧结生产源头的重要环节，直接影响后续工序正常进行。现有的原料配料系统基本由操作人员手动操作配料圆盘下料，工人劳动强度大，配料精度低。因此，智能混匀配料系统的研发对烧结的顺利生产有着重大的作用。

利用拉姆齐皮带秤与Quantum PLC实现原料场混匀配料系统中的称量与自动控制功能。实践证明，该拉姆齐皮带秤称量系统性能稳定，计量精度高，减少了现场设备的故障率。采用Quantum PLC自动控制系统，具有高可靠性，较低的故障率和智能的自诊断功能减轻了维护人员的维护难度，高端的控制系统减轻了操作人员的工作量，能直接应用于现场，保证了现场生产的顺利进行，避免了由一点小故障而引起整条生产线的停机，同时保证了现场操作人员的人身安全，避免了安全事故的发生，具有很好的推广价值。

2、控制系统研究

2.1 控制系统组成

根据配料工艺要求，该系统采用QUANTUM PLC计算机系统对整个控制系统进行控制。针对工艺的复杂性，本着先进，可靠的原则，进行各种方案对比，决定下位机采用QUANTUM PLC自动化平台。编程软件采用CONCEPT 2.6，这是基于WINDOWS 2000的编程工具，为编程控制系统提供了专门的多语言开发环境。CONCEPT提供具有生成标准导出功能块或DFB库能力的编辑器，它们能够在应用程序内重复调用。这些DFB块能够写入梯形图，功能块图，结构式文本或指令表语言中。系统运用CONCEPT编程软件XCPLC系统组态编程，可以进行复杂的仪控控制，又可以进行常规的电气控制，编程简单灵活，可以根据复杂的现场情况制定多种方案，使控制更安全，更流畅。

画面监控软件选用成熟的IFIX3.5监控软件，该软件界面丰富，画面生动，操作简单，能够动态显示工艺过程参数，并可设置重要参数的历史趋势、实时趋势、报警等。便于操作员操作和维护。通过IFIX 3.5可以对混匀配料工艺进行监控和远程操作。

2.2 系统控制功能

根据现场工艺要求，上位机采用IFIX3.5监控软件实现对流量，料位的实时数据采集，通过画面上的数值给定与操作按钮与PLC程序进行数据交换实现语音报警、皮带启动的预警、各种历史趋势的记录、料头料尾对齐、可随时进行配比设定、流量设定、频率设定的切换，空仓自动换仓功能，手自动无扰动切换及生产过程的逻辑控制等功能（图2）。

3、控制技术方案实现

3.1 皮带秤流量与料仓料位的数据采集

利用PLC中的模拟量输入模板对现场的数据进行实时采集。根据各个皮带秤流量的不同量程计算出实际数值，并对换算出来的数值进行取平均值的计算，将流量的波动降至最低，便于将数值应用与P1D的回路调节，保证调节的稳定性。料位的显示采取现场一路，主控室一路的显示方式，便于两方面对料仓的料位进行实时监控，保证料位低时现场人员采取加料措施，防止断料的情况发生。

3.2 配比设定、流量设定、频率设定的切换

利用PLC输出与仪表给定两种方式控制给料圆盘的频率。可以再PLC给定系统出现故障时切换到仪表输出，保证了生产的连续性。在PLC输出时通过配比给定、流量给定和频率给定三种方式对现场圆盘变频器进行控制。操作人员在操作画面上选择配比给定时，只需输入配料的总流量和各分秤的配比率，即可自动计算出每台秤的下料量，并根据此下料量进行跟踪调节。此方法减轻了操作人员根据配比来计算各分称流量的工作，并且计算精确。流量给定是通过画面上的流量给定区域对各分秤进行流量的控制，在对每个秤进行PID参数整定时需要用此种给定方式。频率给定则是给现场圆盘的变频器固定输出频率，在进行实物校秤时需要用此种给定方式。在给定频率的情况下，每个皮带秤的下料量与总皮带秤的称量值进行比较，根据差值校正皮带秤的流量，这种方法既直观又方便，而且精度很高，免除了校秤人员搬运砝码的工作量，节省了时间，在很短的时间内即可高精度的对各分秤进行校验。

3.3 生产过程的逻辑控制

实际生产中，每个设备的联锁功能至关重要，联锁启动与联锁停止给操作人员提供了很大的方便，也实现了料头料尾的对齐。当出现故障时，故障停机系统就会发挥其作用。当配料过程中，如果系统状态处于联锁状态时，任何一条皮带秤停止运行，为了保证配料的精度，其余的皮带秤也将同时停止运行，待解决故障后由操作人员重新启动系统。若设备故障很难短时间排除，为了保证生产，操作人员只需将该设备的状态转换为“未选”，则此设备不影响系统的联动，其配比也将不计算。在非联动的状态下，每一台设备都可以单独控制，有利于设备的单独调试。每一条皮带秤均具有跑偏保护功能，当打开跑偏保护功能后，检测出皮带跑偏时，立即停止皮带，防止事故发生。

4、结束语

该系统运行稳定，控制效果良好，数据较为准确，报警指示正确，操作方便可靠满足生产工艺要求。减少了故障率，降低了现场操作人员的劳动强度，改善了现场人员的工作环境，提高了劳动效率，满足了生产工艺要求。

参考文献

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[2]陈钦标，基于PLC和组态软件InTouch9.5的配料控制系统的实现[D]，华南理工大学，2010

[3]台广锋，潘社卫，基于PLC控制的自动配料系统的研究与应用[J]，矿冶，2011（03）