本設計中的鎂金屬生產自動配料係統采用全密封式LD-35作為負荷傳感器,自行設計變送器及調功器電路,用工控機作為控製核心實現。該配料係統具有設計成本低、測量精度高、性能可靠、抗幹擾能力強等特點。經過相應的改造，可用於其它原料的配料係統生產中，應用前景廣闊。
在市場競爭日趨激烈的今天，產品的質量是關係到企業興衰的生命線。金屬鎂生產過程中３種原料(瑩石、矽鐵、煆白石)的精確配置是提高產品質量，節省原材料的一個重要環節。
鎂金屬配料生產過程簡述如下：配料用3個料倉分別裝有瑩石、矽鐵、煆白石。每個料倉的下麵裝有電振給料器，3個料鬥分別安裝了3個重量傳感器，其檢測到的重量信號經電子稱形成一路電壓信號輸入計算機。當3個料鬥中的原料分別滿足配比要求後，計算機發出控製信號，相應的振動給料器停止給料，同時，計算機發出打開料鬥下麵的電磁閥命令，使滿足配比要求的3種原料進行混合後輸入流料管[1]。
根據上述配料過程，本文設計了以IPC—６１０工控機為核心的自動配料係統。其方案選擇原則是：在滿足現場工作環境與使用要求的前提下，力求結構簡單、成本低、操作方便、易於維修。
1，配料係統的設計原理
工業控製計算機簡稱工控機[2]。IPC—６１０工控機可以連續幾年不間斷地通電運行而不發生故障，具有非常高的可靠性。它的擴充槽中可以插入適合工業控製的各類功能板卡，如A／D，D／A及自製板卡等。外部可以通過扁平電纜接入各類工業端子板，根據需要，這些端子板可以直接連接繼電器電路或模擬電路等，組成工業控製係統。
在冶煉金屬鎂過程中，要將三種原料按一定的比例混合，對應的三個稱重料鬥分別由對應的拉力傳感器懸掛在由角鋼焊接的機架上。考慮到係統的性價比，及係統測量精度的要求，本係統采用LD－３５型稱重傳感器，稱重傳感器精度為1‰，使係統的稱重誤差達到2‰以下。
1係統的設計原理
(1)通過調功電路控製電磁給料機的啟動、停止，給料的快慢和多少。
(2)通過繼電器控製電路，控製可逆電機的正轉與反轉，即可控料鬥的開門與關門。
(3)狀態顯示電路是在電控櫃的麵板上，裝有各種指示儀表及指示燈，使操作人員直觀地了解當前的工作狀態。
3.調功器電路的設計
調功器電路是自動配料係統設計中的主體電路。它的成本與穩定性直接關係到該係統的性價比和能否可靠地完成控製，經過對現場工作條件的仔細研究。本文設計的調功器電路由兩部分組成：調功器電壓控製電路和同步壓控振蕩電路。
3.1，調功器電壓控製原理
工控機輸出的信號經D/A轉換為0～5V的模擬電壓信號。該電壓一路輸送至調功器電壓控製電路的反向輸入端，作為調功器電壓控製信號。電阻R11、R12、R14、R15將變送器的同相端嵌於定值電壓2.5V作為比較電壓。
2 調功器電壓控製原理電路
UO1=UO1＇+UO1＇＇=-（R17+R+R0）/（R1+R0）×Ui1++2（R17+R+R0）/（R1+R0）×Ui2=（R17+R+R0）/（R1+R0）×（2Ui2－Ui1）
若取R=2R1，由上式UO1=4Ui2-2Ui1，因Ui2=2.5V，而Ui1=0～5V，則UO1=10V（Ui1=0V），UO1=0V（Ui1=5V）
可見：（1）改變R1的值則可改變輸出電壓UO1的大小；（2）固定R1值，改變工控機輸出電壓，即可改變Ui1,可以達到控製運算放大器輸出電壓的目的。
3.2.同步壓控振蕩電路
電路的核心是由556雙時基電路組成的同步壓控振蕩電路。其同步信號UB是由整流電壓信號UT（整流電路從略）經過三極管BG1和定時器ICTA及電阻R1～R4組成的整形電路整形後得到的。它由ICTA的1管腳輸送到ICTB的13管腳進入ICTB，並在電網電壓每次過零時對振蕩電路複位，使其產生一組與過零點同步且後移相位角受控製電壓U01控製的移相脈衝UD。
由NE556集成定時器原理可知，在電源電壓及R5、R6、C5不變的條件下，U01增大、UD輸出矩形波的頻率增高；U01減小、UD輸出矩形波的頻率降低。因此可以用工控機的輸出電壓Ui1控製U01的大小，改變脈衝信號UD的頻率，並以該電壓信號作為電振電路中晶閘管柵極的觸發電壓，自動改變電振機構振幅，完成自動配料的目的。
4.結論
本配料係統已應用到山西省陽泉市金屬鎂廠。其主要性能指標為:(1)稱量範圍：瑩石0~25㎏；矽鐵0~25㎏，煆白石0~100㎏；(2)測量精度：瑩石0.5%；矽鐵0.5%；煆白石1.5%；(3)下料周期與重量：20秒~80分、0~100㎏；(4)工作方式：24小時工作製；(5)環境溫度－２0～＋６０℃。經過實際生產檢驗，證明該係統的性能指標達到了設計要求。更重要的是，由於係統工作穩定，混料均勻，配料精度高，使產鎂金屬成本下降，矽的利用率得到明顯提高。矽價格為4200Y/T，在金屬鎂生產中原需要矽約為1.6T/TM，利用該係統後，用矽量約為1.3T/TM，僅矽一項就降低成本約為1260Y/T，單罐產量由原來的16.4公斤提高到18.5公斤。該廠共計有11個爐，若按正常每天8個爐投入生產，則每天可多產鎂金屬604.8公斤(8個爐×18支罐×2×16.4=4723.2公斤;8個爐×18支罐×2×18.5=5328公斤)。取得了良好的經濟效益。
該控製係統設計精巧、價格低廉、性能穩定可靠。經過相應的改造，可用於其它原料的配料係統生產中，應用前景廣闊。

作者：張建民

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