本問介紹了某鋼鐵廠事業的配料控製係統的主要功能，特點，工作原理，控製方式和配置選型。

近年來，我國的鋼鐵冶煉行業發展迅速，燒結礦是煉鐵的主原料，而配料技術工藝是影響燒結礦質量的重要環節，各稱量設備隻有達到一定精度才能保證礦的質量。

傳統燒結工藝中主要依靠工作經驗進行調節，存在以下幾方麵的問題：

D不能適時進行調節配比，生產效率較低。

D由於缺少計量設備，人為影響因素較多，物料不能很好控製，浪費現象嚴重，生產成本大大提高，不合格率較多，造成大量的廢品。

D由於物料的粉塵汙染較嚴重，嚴重影響工人的身體健康。近幾年來，鋼鐵廠工業過程自動化程度越來越高及人們對環保意識的增強，變頻技術以其優異的性能，在國內外得以廣泛應用。

二、配料控製係統的主要功能及特點
1、控製係統主要功能

A監控功能：對皮帶稱配料過程的瞬時K8凯发登录入口、日累計、月累計、年累計等參數進行檢測和監視；

A畫麵顯示：通過計算機顯示器可顯示配料過程中有關控製參數的運行狀況，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據及信息交換；

A數據處理：係統可自動對采集的信號進行運算處理，並輸出到相應的控製量；

A控製功能：根據操作前相應的設定值，自動控製設備的正常運行，包括PID調節；

A報警功能：上位機以畫麵方式和聲光信號方式對各種參數超限或設備狀態異常進行報警。

2、鋼鐵廠配料控製係統的主要特點

A在配料係統結構上采用中小型集散控製係統，實現了“分散控製，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，聯機時，彼此間按特定的協議互通信息，脫機時，單台秤可獨立實現工藝閉環過程控製；

A上位機遠離操作現場，提高了係統的穩定性，改善了操作員的工作環境；

A下位機選用可編程控製器，具有很強的抗幹擾能力，編程簡單易於掌握，能在惡劣的環境中長期可靠的運行；

A采用PID調節，提高配料係統的配料精度，並能根據生產要求，設置最佳的工作開關時序，較好的解決料頭料尾問題，自動修改係統的物料配比；

三、配料係統的結構及工作原理
1、控製係統的總體構成拓撲圖及係統原理圖

本係統由一套PLC係統和一套上位機監控係統組成。PLC係統由一個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，上位機監控係統采用 Windows2000Professional ServerSP2操作係統，安裝西門子STEP7編程軟件及WINCCV6.0組態軟件。

B上位機：對整個係統進行實時監控，畫麵顯示和報表打印;

B PLC：實現配料的自動控製;

B配料儀表：用於配料的PID調節及瞬時K8凯发登录入口和累計K8凯发登录入口等參數的顯示;

B控製櫃：用於係統的邏輯控製和供配電;

B現場手操箱：用於現場單台設備的啟停控製。

2、係統的運行方式：每一台配料稱設手動，半自動，自動三種控製方式

B手動時，將現場控製箱和儀表箱的轉換開關都打到手動位置，由現場控製箱上的啟停按鈕、電位器、頻率表等實現控製，由稱量儀表顯示物料瞬時量及累積量。主要用於網絡係統故障PLC控製係統發生故障或其它原因，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，將現場控製箱和儀表箱的轉換開關都打到自動位置，由現場控製箱上的啟停按鈕、頻率表、稱重顯示儀表等實現控製，可以通過稱重儀表設定的配方自動調整配料量，顯示物料瞬時量及累積量。主要用於不需要上位控製時。

B全自動時，將儀表箱的轉換開關打到聯動位置，由上位機控製皮帶的啟停，動態顯示各物料量、皮帶運行狀態、各種報警指示，各配料量由上位機根據工藝要求統一設定，可進行采集和處理各配料控製回路來的稱量信號與開關量狀態，實現整個係統的皮帶秤給料、稱量檢測、料量調節，選擇和切換料倉等配料過程的自動控製。此時現場手動控製係統不起作用，完全通過中控室進行操作。

3、自動運行係統的啟動和停止

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:用於係統的初次啟動或者順序停止後的係統再啟動，順序啟動功能可以控製參加配料的給料設備按照皮帶的運行方向按一定的時間間隔依次啟動，保證料頭能夠對齊。

B順序停止：用於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幹淨，使皮帶處於物料狀態，並且可以保證料尾對齊。

B緊急停止：用於發生緊急情況所有參與配料的設備立即停止運行的場合。

B同時啟動：用於急停後的再啟動，能夠使係統在上一次的“斷點”處接著往下運行，就像沒有發生過任何事情一樣。

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、物料量的控製

B當某種物料量所需配比確定後，將其作為設定值輸入上位機，經網絡傳輸給稱重儀表。物料落到稱重皮帶上，其重量由稱重傳感器檢測，取得物料K8凯发登录入口（測量值）的反饋電壓信號（0～30mV）到稱量控製儀表並運算成為PV當前值，經PID運算再輸出4～20mA控製信號至變頻器，以此改變其U／F輸出值，從而改變皮帶速度來控製物料量的大小，實現自動配料。

B物料配比的控製：本係統給料任務來自上位機的配比輸入與計算進行控製，即將各種原料的工藝參數輸入計算機，由計算機直接對各料種進行設定和配比協調。

B自動倒倉控製:同一種物料分別裝於幾個料倉中(如精礦粉),在生產中隻用到其中的部分料倉給料,要求在某一正在給料的料倉發生故障(無料、堵料、機械故障等)時,控製係統根據程序設定,自動啟動一滿足條件且沒有參與配料的料倉給料係統。

B燃料K8凯发登录入口值的自動調整：設備順停時，由於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、係統設備選型
1、網絡係統選型

上位工控機：研華IPC610 P4 17彩顯，

C CPU：P42.8G

C內存：256M

C硬盤：80G

CCD-ROM:SONY DVD

PLC係統: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，可用於大量的I/O配置。兩個通訊口，可用於MPI多點通訊及Profibus-DP分布式通訊。

C具有最高187.5千位/S數據傳輸能力，字操作時間<1uS,工作存貯器128K字節。

C編程軟件采用STEP7.V5.3,具有豐富的編程指令和結構模塊，以及強大的組網能力。

C具有擴展通訊功能，最多可帶32個擴展模塊，每個擴展單元8個稱重模塊，也就是說除主機架外，可擴展3個機架。

軟件設置： 操作係統選Windows2000Professional SP2,上位機運行西門子WINCCV6.0組態軟件,PLC編程軟件選用西門子STEP 7 V5.3。

組態軟件功能:

實現對全係統的控製管理以及進行係統運行界麵的圖形組態。運行期間上位機完成係統人-機對話、監控界麵顯示、報警處理和顯示、生產數據處理和報表輸出。

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的輸送、計量的理想設備。並可根據現場要求，實現用動、自動、聯動控製方式。是燒結、焦化、原料、水泥配料等生產工藝中的必選設備。根據工藝要求，選用江蘇天秤LB-PP-P係列皮帶秤。

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、安裝於輸送機的縱梁上，稱重橋架支承的稱重托輥，檢測皮帶上的物料重量，產生一個正比於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，提供一係列脈衝，每個脈衝表示一個皮帶運動單元，脈衝的頻率正比於皮帶速度，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，並進一步處理通過輸送機的物料總重量，將其轉換成選定的工程單位，通過對時間的計算，同時產生一個瞬時K8凯发登录入口值。累計總量與瞬時K8凯发登录入口分別在顯示器上顯示出來。

結構特點

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-橡膠軸支承，可靠，免維護；

C 具有完善的內外清掃器，保證皮帶清潔；

C 加電流輸出接口，可輸出與K8凯发登录入口成正比的4-20 mA電流；

C 通訊接口可選：標準RS485、Modbus、Profibus接口。

技術指標

C稱量範圍：1～6000t/h

C皮帶輸送機傾角：≤18度

C皮帶速度：0.1～4m/s

C皮帶寬度：300～2000mm

3、現場儀表

鋼鐵廠燒結配料係統的現場儀表直接接收秤重傳感器、測速傳感器信號，然後經過處理，把結果通過Profibus總線、I/O接口與S7-300設備相連。該稱重儀表可掛壁安裝，也可就地安裝在稱重設備旁，操作方便、抗幹擾能力強。

特點

C壓鑄鋁合金外殼，防塵、防靜電、抗幹擾能力強；

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，提高儀表長期穩定性；

C五鍵操作，簡單易學；

C內有智能PID調節功能；

C提供Modbus、Profibus、CAN等通訊；

C控製方式多樣化，可用於恒速配料方式、調速配料方式、同步調整配料方式以及雙速調速配料方式等多種配料場合；

C模擬量、開關量輸入輸出；

C10V傳感器供橋電壓+毫伏輸入+電流輸入（重量）+開關量+控製量+重量輸出+K8凯发登录入口輸出。

技術指標

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係列變頻器

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製。

C在線自動調節(FVC)。

C速度或力矩控製。

C輸出頻率最高可達1000 Hz。

C無傳感器電機控製。

可擴展的能力

C基本設備帶有豐富的功能：應用程序功能、輸入/輸出、通信網絡，

C這些可以通過以下各項實現進一步擴展：

C輸入/輸出擴展卡。

C編碼器接口卡。

C通信卡。

C內置可編程控製卡(Controller Inside)。

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