0 引言

由於泰鋼鐵礦品位低，釩欽含量高， 成分複雜， 導致泰鋼燒結廠使用的原料品種較多， 精礦品位波動大，各種原料的化學成分相差也較大，即使是同一品種的原料， 其品位和化學成分亦有波動。因此對燒結配料係統的控製精度和計量精度提出了更高的要求。 然而，泰鋼目前仍有部分配料生產線采用的是傳統的配料方式： 靠人工通過絲杠調節料門開度大小或手動調節圓盤給料電機的轉速來控製下料量，下料量的多少依靠人工反複“跑盤” 確定。這種方法缺點是配料控製精度受人為因素影響大， 且無法做到及時調節，尤其是反複拋盤， 勞動強度大， 取樣代表性差、 不能進行準確配料控製， 當出現斷料、 卡料等情況時不能及時發現。因此， 根據泰鋼的實際需要， 我們采用集散控製將配料係統設計成點對點的獨立控製方式。 在係統中，每個控製站都由對應的料量檢測單元、 控製單元、驅動單元、 給料機組成一套獨立的閉環給料控製係統。各控製站均可脫離上位機獨立完成自動配料過程， 各控製站均獨立采用積分分離法 PID 控製方式， 實現各控製站 PID 參數的獨立整定。各控製站通過配料操作台可實現獨立的手動、 自動切換，也可通過現場的機旁操作箱實現手動、 自動切換以及進行緊急停車操作。而采用上位機進行集中監控與管理。

1 自動配料控製係統的組成

每條生產線控製係統的控製對象為 12 台圓盤料調速電機， 檢測單元由配料皮帶秤、 傳感器和毫伏變送器組成， 控製主機為 PLC-5/30 ， 執行單元為 12 台由變頻器組成的驅動控製器。 係統起、停、 手動 / 自動轉換開關設在操作控製台上。 其係統結構示意圖如圖 1 所示。

2 自動配料係統控製原理

配料皮帶秤所測得的物料重量信號及測速電機測得的電子秤皮帶電機的轉速信號同時輸入微機係統，微機係統經過計算輸出信號控製各電機。配料係統的給料設備有兩種： 定量皮帶給料機和圓盤給料機。 定量皮帶給料機是通過改變定量皮帶電機的速度控製物料K8凯发登录入口；圓盤給料機是通過控製圓盤電機轉速來控製物料K8凯发登录入口。 對這兩種給料設備的控製係統基本相同。其自動調節原理如圖 2 所示。

物料重量通過皮帶秤的荷重傳感器檢測，並轉變為與之成正比的直流毫伏信號， 再通過放大器轉換為 4～20mA 信號， 送到 A/D 模板。 皮帶秤電機轉速由直流測速電機測量，測速發電機輸出的直流電壓經隔離放大器得到與轉速成正比的 4～20mA 直流信號也送到 A/D 模板。 假設某一時刻，皮帶秤有效稱量段上的物料重量為W ， 皮帶的線速度為 V （和電機轉速成正比）， 有效稱量段長度為 L ， 則該時刻物料的瞬時K8凯发登录入口 F 為：

F=1/L×W×V

根據上式，可以計算出每一采樣時刻的瞬時K8凯发登录入口，並進一步計算采樣時刻前一段時間內的平均K8凯发登录入口。 將其值與上位機送來的K8凯发登录入口設定值進行比較， 然後通過 PID調節運算得到控製量， 再利用遠程 I/O 控製變頻器改變輸出頻率， 從而改變定量皮帶給料電機和圓盤給料電機的轉速，以此達到控製物料K8凯发登录入口的目的。

係統工藝配方通過 PLC 的編程器鍵盤設定或輸入，並自動計算出理論給定值下裝到 PLC 內存單元。 PLC把給定值通過 D/A 模塊送到電機驅動控製器， 然後驅動圓盤電機按初始給定速度運行，從而圓盤給料機給出一個初始的料K8凯发登录入口， 物料落在配料皮帶秤上，通過安裝在秤上的傳感器把稱量段上的瞬時料重轉換成毫伏電壓信號， 送給毫伏變送器， 毫伏變送器對該信號進行濾波、放大並轉換成 4~20 mA 電流信號送至 PLC 的 A/D 模塊， PLC 的 CPU 對該模擬信號進行采樣，得到一個實際K8凯发登录入口， 並與初始給定進行比較， 由於各種因素的影響， 實際值與給定值之間有一差值，通過一定算法處理， 計算出與之相應的調量， 然後把調整後的信號再次經 PLC 的 D/A 模塊送至由變頻器組成的電機驅動控製器，去改變圓盤電機的轉速， 從而改變圓盤的下料量，如此循環多次，使K8凯发登录入口實際值越來越接近給定值， 從而達到自動配料的目的。

3 軟件設計

下位機即可編程控製器 PLC-5/30 ， 其編程采用梯形圖語言， 使用與 PLC-5 係列處理器對應的編程軟件6203-PLC5 和 ControlView 組態式監控軟件完成。 下位機軟件所要實現的功能主要有： 對電機各種運行方式的控製；對各種故障進行處理； 完成各種過程變量的計算， 其中包括K8凯发登录入口、 累計量、 平均值、 配比等； 以及對各種物料K8凯发登录入口的 PID 控製。

編程時，遵循軟件工程規範， 根據結構化、 模塊化的原則， 把功能相對獨立的部分編製為一個子程序，盡量減少子程序之間的聯係， 主程序依據不同的條件調用各個子程序，完成相應的功能。 下位機軟件結構如圖 3所示。

主程序完成對整個係統的控製。編程時， 把功能相對 獨 立 的 部 分編 製 為 一 個 子程 序 ， 主 程 序依 次 調 用 各 個子 程 序 來 完 成其 控 製 功 能 。主 程 序 流 程 圖如圖 4 所示。

4 結束語

現場實際應用表明，使用該自動配料係統後， 料量誤差降到了 1% 以下， 燒結礦的一級品率提高了 9% ， 綜合合格率提高了 18% ； 全鐵 TFe 合格率提高了 11% ， 堿度合格率提高了 6% ， 利用係數提高了 2% ， 焦比降低了9Kg/t ， 取得了顯著的經濟效益和社會效益。

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