烧结机自动称重配料控制方案.docx

烧结机自动称重配料控制方案一）控制方案及系统组成近年来，国内新建烧结机的配料方法均采用重量配料法，重量配料就是按原料的重量来 配料，采用电子皮带秤对物料进行连续计量,通过调节圆盘给料机或皮带的速度来实现定量给 料，重量配料易实现自动配料，配料精度较高烧结机的配料系统采用13个定量圆盘给料机和电子皮带秤定量给料以及主控皮带控制 器组成，为提高皮带配料秤的计量精度和配料系统给料精度，所有给料机的皮带配料秤均采 用变频调速的方式进行控制该自动称重配料控制由下列五大部分：电子皮带称、称重控制仪表、变频控制柜、监控 计算机及现场操作箱部分配料自动控制实现烧结用的原料如混匀矿、燃料、熔剂白云石、生石灰、冷返矿按照工 艺要求的配比进行自动给料，能够判断下料堵料和失控故障、变频器故障，并报警各类控制器任务：1. 主控器：全局协调控制、皮带控制、故障处理、人机交互等2. 配料器：信号采集处理、PID调节、变频器控制、人机交互等二) 系统的工作方式系统检修和工作方式有二种：手动检修方式：即通过现场操作箱选择开关及按钮控制变频器以点动频率驱动电动机正 反向运行速度；工作方式有二种第一种是仪表自动给料；即通过称重控制仪表键盘，任意给定所需给料量，并通过给料 量大小变化自动调整变频器频率(电动机的运行速度)；第二种是上位机自动给料，给料设定就可由上位机画面来完成。

正常工作在上位机自动给料，受计算机控制检修或调试时在“检修”状态，可以单机 运行三) 系统各部分功能3.1.称重皮带秤及控制仪表功能流量恒定的控制原理要确保烧结配料成分的稳定，圆盘给料机和螺旋的流量控制是关键通过圆盘给料机和 料仓给料器与集料皮带机之间安装调试好的电子配料皮带秤称量检测，以及配料皮带测速编 码器(传感器)测量皮带运输原料速度的检测，称重仪表采集测量皮带秤上每单位长度的载荷 值q(kg/m)以及皮带在同一时刻的运行速度 v(m/s)，且两者相乘得到物料的瞬时流量 q • v(kg/s)只要保证q(t) • V(t)的乘积不变，就可以保证物料流量的恒定即随皮带上物料 重量的变化控制皮带运行速度做出相应的调整，就可以保证物料流量的恒定在本系统中圆 盘给料机的速度是恒定不可调的，所以控制流量的恒定只能调节皮带上物料重量，而重量的 改变又只能通过改变变频器的频率，以改变皮带秤的速度流量恒定控制原理图2所示，每 一个称重控制都是一个“小闭环”控制系统称重仪表检测并运算q(t) • V(t)的乘积与流量 设定值(上位机给定或仪表键盘给定)进行比较，然后进行PID运算,，得出相应的输出频 率信号到变频器，实现自动控制流量大小的要求。

1. 实现流量恒定的控制仪表控制部分采用模块控制方式，电子秤与仪表控制模块之间的信号传输采用差分频率 信号传输技术，具有极强的抗干扰能力和远传能力,从而保证了系统信道的可靠性和准确性, 在反馈控制上采用新型的人工智能PID调节算法,无振荡，无超调2. 仪表控制部分与监控计算机采用CAN总线通信方式，信号传输的快速实时性更高、抗 干扰更强、可靠性更高，保证配料精度和稳定性3. 配料秤有补偿功能，即皮带本身影响自动补偿功能能在配料秤正常生产运行过程中， 连续不断地测量皮带本身实际重量的变化（如物料局部粘结等造成的皮带皮重的变化，天长 日久磨损程度不同导致的皮带薄厚不均，以及张力不匀等所产生的对称重传感器的外部影 响），并随时进行精确补偿，因而其动态测量精度要比一般设备厂家的配料秤动态测量精度 高3.2计算机监控部分该计算机采用品牌机作为控制计算机，系统软件是在Win2000操作平台下，用组态王（或 VB6 - 0）开发研制的通用应用程序，整个程序兼顾鼠标和键盘操作各种操作界面、数据 显示及打印管理，用户可方便进行各种数据的修改操作，运行数据的图形显示及打印各种报 表工艺流程动画显示美观大方，友好的操作界面，简单易学,其功能如下：1. 显示功能1） 该系统能显示整个配料工艺及流程画面；2） 显示各设备瞬时运行情况；3） 显示各台秤的给定流量、实际流量、下料累计量，显示各种原料的瞬间下料量、总流量 及总累计量。

4） 具有系统报警功能2 操作及控制功能该系统利用操作提示菜单方便、简单，快速引导进行系统操作其功能如下1） 能实现变频器的远程操作（启停、手自动转换、单动）；2） 能快速修改各台电子秤的计量参数及换仓后各物料吸收系数的变更设置；3） 修改配料系统的控制参数；4） 根据工艺要求，可随时、方便的选定、修改、更换配比和配料总流量；5） 当物料水分含量发生变化时，可方便的变更水分组和手动输入各物料的水分变化量6） 根据现场实际需要，可对打印时间间隔、报警时间进行设置；3 报表及打印功能1） 按设置的打印参数方便的打印出各种原料累计消耗量的班报、日报、月报表并能进行相应 的查询；2） 具有当前趋势和历史趋势的查询功能；3） 具有各料仓手动配料时间和配料量的统计功能4 报警功能1） 当系统各测量单元出现故障时,工艺流程主画面将以警示色提醒用户，按下相关键后，可由 CRT显示故障代码；2） 当系统出现空仓或园盘给料机堵料而无法下料时,工艺流程画面报警提醒用户及时处理3. 3变频控制部分皮带电机采用流量闭环变频调速方式，保证配料精度和稳定性，节电效果显著将每台 变频器集中在变频电控制柜中正常工作时，称重仪表PID的输出控制变频器的输出频率， 检修调试时，按钮点动控制变频器的输出频率。

3.4现场操作箱调试或现场检修时，通过现场操作箱实现单机的正反运行四） 配料设定值调整方案1、 总流量调整、各配比不变：修改各料仓设定流量（采用双缓冲，保证前次设定流量不变）， 在顺起顺停模式下，延时投入（保证新流量在料头的比例）；在同起同停模式下，同步 投入2、 总流量不变、各配比调整：1） 停料重新启动：延时停料，修正皮重（保证本次配料全部到大批带），得到新配比 后重新启动2） 修改配比：得到新配比后送双缓冲区，启动同步计时，到启动时刻按新配比控 制五） 更换料仓及报警处理1、 停料更换：延时停料，修正皮重按新料仓启动2、 更换：通知其他料仓，减小流量，等待新料仓启动按新料仓启动3、 故障报警：堵料（失控、皮带打滑）、卡料，通知其他料仓，减小流量，等待故障 解除，若超时，则延时停料，修正皮重如果故障料仓有同种料仓同时下料，当超 时可使另一料仓加倍下料六） 启停模式1、 同启同停：以皮带秤上料的比例为准2、 顺启顺停：以大皮带上料头的比例为准七) 控制功能和算法设计配料自动控制实现的功能是将烧结用的原料如混匀矿、燃料、熔剂(白云石、生石灰)、 冷返矿按照一定配比进行自动给料具体功能有配比合理性检查、湿配比的计算和调整、排 料量设定值的计算处理、配料秤的工作状态选择处理、控制方式的选择(计算机自动控制和 远程手动)、自动换仓的处理等。

1、配料矿槽料位管理1)根据料位计掌握配料槽的料位根据称重式料位计的料重信号(单位;t)，对1#〜6#混匀矿槽、7#〜8#燃料槽、9#〜11# 熔剂槽、12〜14#冷返矿槽、15〜16#生石灰槽的料位进行监视各贮矿槽的料位(料位％或重 量值)可在操作站上进行显示⑴上述的重量值都是含有水份的值；(2) 料位(%)为料位重量值百分比；(3) 槽变更、空槽判断处理、料位报警判断处理及水分率变更等均在操作站上进行相 应处理2) 配料槽料位报警处理在操作站上显示配料槽库存量(原料重量，单位:t)，以及配料槽的料位(单位:％)，并进行 配料槽料位越限报警各个矿槽的料位上上限(90%)、上限(80%)、下限(30%)、下下限(20%)报警信号在操作站 上以颜色区分显示，其中上上限、下下限报警信号还需送电控联锁3) 配料槽空槽判断对配料槽作空槽判断，当料位值达到下下限(LL)时将其作为空槽信号送至电气，作为槽 变更判断条件之一2、配料系统的自动控制烧结用的新原料有混匀矿、熔剂、生石灰等，将这些新原料和冷返矿、燃料按照所要求 的配比进行自动给料的过程称为配料系统的自动控制操作人员在画面上输入“设定干配比”，设定干配比使用前必须进行人工确认，再通过 合理性检查得到“采用干配比”后才能进行湿配比的计算。

根据采用干配比和采用水分率经计算求出各种原料的湿配比，再根据混合料槽料位之需 要，确定总的配料量，求出每台配料秤排料量的设定值由于贮矿槽空间位置的不同，则设定值必须经过延时处理，使各种原料的实际干配比在 总配料量发生变化或槽变更时保持一致配料系统的各种计算、延迟设定及跟踪等功能由PLC完成;配料秤二次仪表对排料量设 定值和测量值进行PI运算，并将控制输出信号通过通讯方式送给变频器完成闭环控制其图7一 2配料控制算法设计图控制算法设计如图4 一 2所示，其中m, c, r;为原料干配比，h为原料水分率，Wts为综合 输送量，t为延迟时间，Di为配料设备运行状态h WtsDi. _ A配合比 分配、配 料量计 算、设定 延时处 理等1） 干配比合理性检查所谓干配比，就是按照烧结矿的化学成份以及高炉对烧结矿的要求，经计算求出的各种 原料之间的配合比例（干量）在干配比设定后要进行如下干配比合理性检查：⑴新原料干配比之和要为100%;（2） 单种物料干配比大于等于零；（3） 读入配料槽选槽状态对槽选择状态信号进行判断，有配比设定的槽必须在选择中;无配比设定的槽应不被选 择不符合上述条件时，作出报警提示;干配比分配时，根据有配比设定的槽数，其干配比 分配为按类均分，无配比设定的槽作备用矿槽。

2） 配合比计算总配合比包括新原料配合比，燃料配合比，返矿配合比，总配合比共计100%新原料包括混匀矿、熔剂（石灰石、白云石）、生石灰，新原料各成分比例合计100%燃料 和返矿采用外配方式进行计算新原料的配合比计算公式:A/ix（l-加） mi - r i-k£5x（1-加）申 ■燃料的配合比计算公式：€i = Cix(lf) 」k 8 14y^Mx(l-/?/)+ £c，x(l-秫)+ 7?/ x (1 - hi)i=j i=7 i-12返矿的配合比计算公式：Rix（l— 加）fl =A 8 14£ Mix(l-/?;)+ x (1 -舟)+ £ Ri x (1 -如)E f=7 i=12(4-1)(4-2)(4-3)式中：mi 一新原料的配合比（干量）；ci 一一燃料的配合比（干量）；ri 一返矿的配合比（干量）；Mi一新原料的排料量（湿量）；Ci--一一燃料的排料量（湿量）；Ri 一返矿的排料量（湿量）；hi 一原料的水分率；i 一配料矿槽编号（其中 i=1〜6 时，j=1, k= 6；i=9〜11 时，j=9, k=11；I=15〜16 时，j=l5, k=16）, 编号对应的矿槽如下:1~6 :混匀矿槽；7~8 :燃料矿槽；9~11:熔剂矿槽；12~14:返矿槽；15〜16 :生石 灰槽.所谓湿配比，即各种原料（湿量）的给料量对于总给料量（湿量）之间的比例系数，称之为 湿配比。

新原料的湿配比计算公式：(8 14 )1 公-i=7 i=12 )Hmi = -78 14 ) Jti - Ai=7 i=\2 ) i=jmi(1顶)| fJti g ci g rf(4-4)燃料的湿配比计算公式:。