燒結機自動配料系統設計

秦興 李傳軍 劉永

摘 要：本文結合燒結機配料系統燒以智能稱量系統的物料流量檢測為基本原理，配料系統的計算機硬件配置、軟件配置、網絡構建與通信、以及優化控制系統；又說明了給料量配比自動控制系統設計，最后介紹了自動配料系統的實現。

關鍵詞：燒結機；動配料；系統設計

1.前言

配料系統是整個燒結生產的源頭，它擔負著所有燒結機的混合料供應任務。如果配料系統出現問題，那么整個燒結生產就要被迫停止，如果配料發生偏差，燒結礦質量則會受到影響。

2.配料系統的計算機配置

2.1硬件配置

自動化控制系統是基礎級自動化，包括PLC控制裝置，HMI監控系統等。該系統由一個操作員站和一個現場控制站組成。現場控制站采用ModiconTSXQuantum系列PLC，分布式網絡結構，TCP/IP通訊協議。

2.2軟件配置

監控軟件采用功能強大的Citect軟件，可以實現實時過程監控和監督控制、報警和報警管理、歷史數據、統計過程控制等。

2.3網絡構建與通信

整個網絡分為控制級和監控管理級兩級控制。控制層通過光纖將配料PLC與其他系統PLC相連，構成工業以太網環網，通信速率為100Mb/s。配料系統主站通過同軸電纜連接到遠程變電站；所有變頻器通過MB+網絡連接到PLC。MB+子網。監控管理層采用C/S結構，并通過交換機與各個PLC實時通訊。并考慮在主開關上留下另一個燒結機接口和輔助系統接口。如果增加一個工廠級信息管理網絡，可以使用光纖以太網通過數據庫服務器連接到生產管理網絡，實現生產數據的快速查詢和共享。

2.4優化控制系統

配料優化控制系統由優化的配料和成分控制系統組成。系統根據原材料分析成分，參與的原材料產品名稱，成品分析數據和成品目標成分自動計算配料系統的配料比例，并根據實際情況自動將比例分配給各比例尺用戶的需求和生產習慣。優化的配料系統由優化的配比篩選和優化的配料篩選組成：優化的配料篩選包括產品名稱選擇，手工設定比例和成分預測，成分系統計算比例，實際采用比例，含水量和物料設定量，每種材料的實際用量，故障顯示，這部分主要用于監測不同物料；配料篩選的優化包括選礦類型，運行狀態，切割的自動/手動設置，配料設定值的偏差，物料供給量的校正，這部分屏幕主要針對監視每個配料秤。

3.給料量配比自動控制系統設計

自動控制系統包括PLC控制器和HMI監控屏幕。HMI監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。總共有13個材料名稱。和料位筒倉。點擊屏幕上的垃圾箱可以輸入和切出垃圾箱。每個倉的相應倉回收器和皮帶秤根據倉的輸入和輸出來確定倉的開始和停止。

HMI監控畫面中的表格顯示的自動配料數據可由操作員方便地控制和記錄。表中包含原料混合料預混料的總量和實際量，各輔料的比例，各料倉的比例，設定值和出料量的實際值。配料系統的控制方式分為單控制和串級控制。兩種控制方法的輸入參數不同，但都是通過批處理表輸入的。控制程序將自動計算輸入數據下的材料數量。

當配料系統選擇單一控制時，操作員在料料數量設定欄中輸入預混料設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。對于每個輸入值，控制程序根據計算方法自動計算每個物料倉的重量。配料系統運行時，根據設定的重量比例稱量輸入料倉的相應配料秤，不再操作料倉配料秤。當配料系統選擇級聯控制時，操作人員只需要在料位設定值欄輸入預混料設定值和其他輔料分配比例，不需要設置料位分配比例，控制程序基于輸入筒倉自動分配比例和相應的待排料量，同時自動分配最終筒倉作為調整箱，用于補償物料偏差總量的變化確保待排放物料的穩定性。配料系統只進入料倉，當運行中料倉水位低于報警值或配料秤不合格時，料倉將自動切斷，控制程序會自動再次自動分配料倉比例。確保飼喂量的穩定性和連續性。

通過單控和串級控制，計算每個料倉的物料設定值。根據設定值，PLC使用內部PID控制器來調整變頻器的配料秤的轉速。該調整過程形成閉環控制回路。穩定的連續配料以確保系統的實際波動量在允許的范圍內。當系統運行過程中出現稱重儀表或變頻故障時，程序將停止相應的配料秤控制回路并切出相應的料倉。同時，級聯控制程序將重新分配料倉比率，單個控制器需要操作員進一步手動調整。

4.自動配料系統的實現

智能電子皮帶秤是一種帶電子稱重裝置的單機計量輸送帶。它主要由主動從動輥，環形帶，擺線針輪減速器，物料擋板和稱重傳感器組成。電子皮帶秤的信號輸入到ModiconTSXPremium稱重模塊，編程人員可對程序進行編程，以實現自動調零，間隔調整，編碼校準，靜態校準，電流輸出和通信功能。電子皮帶秤配有偏差裝置，確保皮帶輸送機長時間運行狀態良好。支點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，環境適應性強，傳感器采用雙層氮氣充填密封，穩定性好，不易損壞破損。自動配料系統上電后，皮帶驅動電機開始轉動，微處理器根據當前操作控制電機速度。料斗中的物料落在下料區域，通過皮帶運送到稱重區域。皮帶上的物料由電子皮帶秤稱重。稱重傳感器根據所施加的力的大小輸出電壓信號，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。該信號被送到上位機的接口，經采樣后轉換成流量信號，當前流量值顯示在上位機上。同時將這個流量信號發送到PLC接口，與主機設定各種配料給定值進行比較，然后調節運行，將控制量發送到變頻器，以改變變頻器輸出值，從而改變驅動電機的速度。調整給定量使其等于設定值并完成自動批處理過程。自動配料系統的組成如圖3所示。

在流量實際控制中采用工業控制中應用最為廣泛的PID調節，根據流量偏差，利用比例、積分和微分計算出控制量進行控制，控制量輸入和輸出（誤差）之間的關系在時域中可表示為

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；Ti為積分時間常數；Td為微分時間常數。圖2為系統流量PID閉環調節結構圖。在生產過程進行自動調節時，以主料成分的流量計量為依據，根據生產工藝要求，通過上位機設定出總流量及主、輔料配比參數，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速的結合，具有結構簡單、穩定性好、工作可靠和調整方便等優點。

5.結束語

自動配料系統的正常運行是燒結礦品位穩定的前提條件，提高了配料的精確度，該系統運行可靠，性能穩定，保證了該廠燒結礦質量的穩步提高。

參考文獻：

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