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皮帶秤控制器是保證電子皮帶秤正常工作的核心部件，負(fù)責(zé)信號(hào)的處理、物料流量的計(jì)算、物料流量的控制等主要功能。從實(shí)際使用情況看，可以省去電子皮帶秤的現(xiàn)場(chǎng)控制器，完全通過DCS實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤控制器的所有功能,既節(jié)約了企業(yè)的投資，又達(dá)到了比較好的控制效果。
2物料的流量計(jì)算
要在DCS里面實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤現(xiàn)場(chǎng)控制器的功能,需要做好如下幾個(gè)方面的工作:現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的處理、物料瞬時(shí)流量的計(jì)算、物料累計(jì)總量的計(jì)算、物料流量的控制、電子皮帶秤的零點(diǎn)標(biāo)定。其中的重點(diǎn)是物料計(jì)算，包括物料的瞬時(shí)流量計(jì)算和物料累計(jì)總量的計(jì)算。
根據(jù)電子皮帶秤的工作原理可知，物料的瞬時(shí)流量計(jì)算公式,F=kvQ,其中,F為流量,kg/s；&為稱量系數(shù);0為皮帶速度,m/s；0為稱量段負(fù)荷,kg/moA可通過實(shí)物標(biāo)定獲得。可通過處理現(xiàn)場(chǎng)傳送過來的信號(hào)得到。
在實(shí)施由DCS實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤控制器功能的改造中，我們沒有使用測(cè)速傳感器，而是直接使用變
電子皮帶秤是皮帶輸送機(jī)輸送固體散狀物料過程中對(duì)物料進(jìn)行連續(xù)自動(dòng)稱重的一種計(jì)量設(shè)備，它可以在不中斷物料流的情況下測(cè)量出皮帶輸送機(jī)上通過物料的瞬時(shí)流量和累積流量。但由于水泥廠物料特別是原料配料站物料的特殊性，導(dǎo)致計(jì)量和控制效果不理想。對(duì)此，我們采取的改造措施是:利用DCS（集散控制系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)電子皮帶稱控制器功能，從而達(dá)到其計(jì)量精度和控制要求。
1電子皮帶秤的控制器功能
當(dāng)皮帶輸送物料時(shí)，稱量段上的物料重量通過皮帶秤量拖輻載臺(tái)作用于稱重傳感器，稱重傳感器將重量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)（mV級(jí)）送入控制器，經(jīng)過放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。裝在從動(dòng)輪上的測(cè)速傳感器把皮帶運(yùn)行的速度信號(hào)轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)，送入控制器,經(jīng)過一系列運(yùn)算轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)?？刂破鞲鶕?jù)輸入的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，從而得出物料的瞬時(shí)流量和累計(jì)質(zhì)量值，并輸送到上層控制系統(tǒng)（如DCS）中顯示。同時(shí)，控制器根據(jù)接收到的上層控制系統(tǒng)設(shè)定的流量信號(hào)，控制電機(jī)的速度實(shí)現(xiàn)物料流量的穩(wěn)定控制。這是電子皮帶秤的一般工作原理，其頻器的輸出信號(hào)。在現(xiàn)場(chǎng)分別測(cè)算出（也可以根據(jù)電子皮帶秤的技術(shù)參數(shù)理論計(jì)算出）10,20,30,40Hz對(duì)應(yīng)的線速度，通過折線函數(shù)將0~50Hz信號(hào)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的線速度°。
稱量段負(fù)荷計(jì)算公式是Q=2{M-M0）/LoM是現(xiàn)場(chǎng)荷重傳感器傳送過來的實(shí)時(shí)荷重信號(hào),M是電子皮帶秤自身的皮帶重量（通過電子皮帶秤的零點(diǎn)標(biāo)定獲得，后面我們會(huì)提到）丄是電子皮帶秤的有效稱量段的長(zhǎng)度。實(shí)際使用中，現(xiàn)場(chǎng)傳送過來的荷重信號(hào)變化比較大,影響了PID的自動(dòng)控制。因此，現(xiàn)場(chǎng)傳送過來荷重信號(hào)在通過濾波函數(shù)處理后才參與計(jì)算。
綜上所述，物料瞬時(shí)流量的計(jì)算公式：
F=7.2k0（Mi-Mo）/L
物料總的流量計(jì)算可通過對(duì)物料瞬時(shí)流量進(jìn)行積分運(yùn)算得到。
Fdt
進(jìn)行積分運(yùn)算時(shí),要注意DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站主控制器的運(yùn)算周期。物料瞬時(shí)流量使用的單位是（t/h）；如果主控制器的運(yùn)算周期是1s,那么積分運(yùn)算的使用的參數(shù)是1/3600；如果主控制器的運(yùn)算周期是0.5s,那么積分運(yùn)算的使用的參數(shù)是1/7200；以此類推。
3電子皮帶秤的零點(diǎn)標(biāo)定
電子皮帶秤的荷重傳感器所測(cè)量的物質(zhì)包括物料的重量和皮帶的重量?jī)刹糠?，電子皮帶秤的零點(diǎn)標(biāo)定其實(shí)就是確定皮帶自身的重量。在實(shí)際使用中，電子皮帶秤的皮帶的重量是不斷變化的，我們使用的是求算的皮帶重量的平均數(shù)。如圖1,每一臺(tái)皮帶秤都有一個(gè)按鈕,當(dāng)按鈕按下時(shí),表示電子皮帶秤正在標(biāo)定;當(dāng)按鈕彈起后，表示電子皮帶秤的皮重已經(jīng)確定。
零點(diǎn)標(biāo)定時(shí)，要注意觀察電子皮帶秤的荷重信號(hào)的變化。一般情況下，我們要求皮重值穩(wěn)定在某一個(gè)較小的范圍內(nèi)。以200kg的荷重傳感器為例，要求上下波動(dòng)范圍為±2.5kg；如果超過這個(gè)范圍，就要求相關(guān)人員去現(xiàn)場(chǎng)檢查電子皮帶秤是否運(yùn)行正常。
第一次零點(diǎn)標(biāo)定前，應(yīng)給電子皮帶秤足夠的運(yùn)行時(shí)間，讓設(shè)備機(jī)械部分的各個(gè)部件充分磨合。在電子皮帶秤運(yùn)行穩(wěn)定后，再進(jìn)行零點(diǎn)標(biāo)定。在確定皮重后,從理論上而言電子皮帶秤繼續(xù)空載運(yùn)行,物料累

圖1電子皮帶秤的零點(diǎn)標(biāo)定畫面及程序

計(jì)總量是應(yīng)該等于零；如果是相差較大，可再適當(dāng)修改皮重值。確定皮重后，如果皮重值超過荷重傳感器量程的30%,就應(yīng)該去現(xiàn)場(chǎng)檢查電子皮帶秤是否異常,如皮帶是否會(huì)摩擦到稱架,又或者是一些雜物卡住了皮帶；如果無異常,我們就要考慮荷重傳感器的選型是否合適，可考慮選擇更大量程范圍的荷重傳感器。
4電子皮帶秤的實(shí)物標(biāo)定
電子皮帶秤的零點(diǎn)標(biāo)定完成后，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)DCS計(jì)算出來的物料瞬時(shí)流量值、物料的累計(jì)總量,與實(shí)際值相差較大。此時(shí)，我們可通過實(shí)物標(biāo)定修改電子皮帶秤的稱重系數(shù)，從而減少這種誤差。稱重系數(shù)的計(jì)算公式止=（左即）成。。k表示新的稱重系數(shù)、k0表示舊的稱重系數(shù)Wo表示DCS計(jì)算出來的物料累計(jì)總量值，心表示實(shí)際的物料重量。標(biāo)定時(shí)，電子皮帶秤通過的物料輸送到汽車，汽車把物料運(yùn)到地磅進(jìn)行稱量，可獲得實(shí)際的物料重量。
電子皮帶秤第一次標(biāo)定稱量系數(shù)時(shí)，可考慮首先使用砥碼標(biāo)定。砥碼標(biāo)定的稱量系數(shù)具有一定的參考作用，但與實(shí)物標(biāo)定最后所得的稱量系數(shù)仍有較大的差距，而且每臺(tái)秤的差距都不一樣。因此，要使電子皮帶秤的使用達(dá)到較好的效果，就一定要實(shí)物標(biāo)定。
電子皮帶秤實(shí)物標(biāo)定時(shí)，因各種因素的影響，如汽車、輸送物料的通道、操作員的誤操作等，都使得標(biāo)定的系數(shù)出現(xiàn)反反復(fù)復(fù)的情況。即使第一次標(biāo)定,DCS稱量的數(shù)據(jù)與地磅數(shù)據(jù)相符，也需要再標(biāo)定一次。電子皮帶秤的第一次實(shí)物標(biāo)定稱量系數(shù)，一般需要五六次才能完成。表1是我公司實(shí)物標(biāo)定的一組數(shù)據(jù)，僅供參考。
電子皮帶秤的標(biāo)定工作并不是一勞永逸。在日常的生產(chǎn)中，我們會(huì)對(duì)秤體進(jìn)行改造,又或者更換新的皮帶,或者其它的一些情況，遇到這些情況就要重新標(biāo)定皮重和稱量系數(shù)。正常的情況下，電子皮帶秤使用一段時(shí)間后,需重新標(biāo)定皮重和稱量系數(shù)（要求最少一個(gè)月一次）。

5電子皮帶秤的流量控制
在水泥廠，不同的物料按一定的比例混合后，進(jìn)行蟻燒或粉磨。每一種物料不能多也不能少,否則生產(chǎn)岀來的水泥質(zhì)量就會(huì)不合格。實(shí)際生產(chǎn)中，從料斗中下到皮帶秤的物料因各種因素的影響會(huì)產(chǎn)生較大波動(dòng)。這時(shí)要求電子皮帶秤能快速準(zhǔn)確調(diào)節(jié)皮帶的速度，從而能保證通過的物料能滿足配料的要求。
在我公司的實(shí)踐改造中，電子皮帶秤的流量控制是通過DCS的PID功能模塊來實(shí)現(xiàn)的。PID模塊能根據(jù)反饋的瞬時(shí)流量與設(shè)定流量比較，增大或減少電子皮帶秤的速度實(shí)現(xiàn)流量的控制。從電子皮帶秤的使用情況看,我司的改造還是比較成功的。生料配料系統(tǒng)的配料稱，除石灰石稱流量波動(dòng)范圍在土5t/h夕卜，其它的配料稱流量波動(dòng)范圍在±2t/h；水泥配料系統(tǒng)的配料秤運(yùn)行更穩(wěn)定,其流量波動(dòng)范圍在土lt/ho圖2是一組生料配料系統(tǒng)的電子皮帶秤的流量曲線。
要想通過DCS的PID模塊實(shí)現(xiàn)流量的穩(wěn)定控制，首先要整定好PID模塊的參數(shù)，主要有三個(gè)：P（比例參數(shù)）,/（積分參數(shù)）,刀（微分參數(shù)）。電子皮帶秤的瞬時(shí)流量能圍繞設(shè)定流量值在一個(gè)較小的范圍內(nèi)波動(dòng);同時(shí)如有意外的擾動(dòng)，物料的瞬時(shí)流量能快速返回到設(shè)定流量值附近，那么這臺(tái)電子皮帶秤的PID參數(shù)整定就是成功的。每一臺(tái)電子皮帶秤具體情況有所不同，整定岀來的參數(shù)也不同。

PID參數(shù)的整定，先是比例后積分，最后再把微分加。曲線振蕩很頻繁,P值要增大;曲線漂浮繞大灣,P值要減小;曲線偏離回復(fù)慢，/值要減小；曲線波動(dòng)周期長(zhǎng),/值要增大;曲線振蕩頻率快值要減小;動(dòng)差大來波動(dòng)慢,0值要增大。表2為我公司電子皮帶秤的PID模塊參數(shù)整定值的一組數(shù)據(jù)。
從料倉(cāng)或者板式喂料機(jī)下落到電子皮帶秤上的物料穩(wěn)定、均勻，是實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤穩(wěn)定物料控制的另一個(gè)重要因素。從表2組數(shù)據(jù)可以看到，水泥配料系統(tǒng)的電子皮帶秤其PID參數(shù)整定值都是一樣的。這是因?yàn)樵撓到y(tǒng)的物料是顆粒狀的、細(xì)度比較均勻、沒有過多的水分、沒有大團(tuán)的結(jié)塊、也沒有其它的雜質(zhì),物料的下料情況是非常穩(wěn)定,在皮帶上形成平整的料層。PID參數(shù)經(jīng)過很短時(shí)間的整定，就達(dá)到了比較理想的狀態(tài)；電子皮帶秤的速度穩(wěn)定在一個(gè)比較小的范圍內(nèi)，只有在流量增大或減小時(shí)，速度才會(huì)發(fā)生一定的變化。

同理，生料配料系統(tǒng)的電子皮帶秤因?yàn)閬砹喜环€(wěn)定，料層變化很大,PID參數(shù)的整定需要較長(zhǎng)的時(shí)間，而且整定出來的電子皮帶秤流量控制效果也沒那么好。在南方地區(qū)，物料水分較大會(huì)結(jié)成一塊塊的大小不一的形狀。下料時(shí)，就會(huì)形成一股一股的物料;皮帶上有時(shí)有物料，有時(shí)沒有，有時(shí)又很多，有時(shí)又很少,極大地影響了電子皮帶秤流量的穩(wěn)定控制。
因此，我們要想辦法保證皮帶上料層的穩(wěn)定。其一是在皮帶上在增加擋料板，把高料層的尖峰部分削掉,填充到較薄的料層上；其二是適當(dāng)控制板式喂料機(jī)的速度,在下料斗內(nèi)形成較高的料層（一般的料層厚度要高于出料口），這樣物料卸出到皮帶上就會(huì)形成較為平整的物料。但是也要注意板式喂料機(jī)的速度，如果太快,物料就會(huì)堵在下料斗，甚至?xí)绯鱿铝隙?。因此，可以考慮在下料斗安裝一個(gè)料位檢測(cè)儀,板式喂料機(jī)根據(jù)料位調(diào)整自身的下料速度,保證形成一定料層的基礎(chǔ)上,最大限度地避免堵料。
實(shí)際使用中，電子皮帶秤的流量控制會(huì)出現(xiàn)另一種特殊情況，物料在皮帶上有時(shí)會(huì)形成很厚的料層，電子皮帶秤為滿足流量的要求，速度被調(diào)整的很慢，有時(shí)會(huì)超過變頻器要求的最低運(yùn)行頻率。如果變頻器參數(shù)沒有設(shè)置好，那么電子皮帶秤就會(huì)因?yàn)樽冾l器的故障而停機(jī)，影響正常的生產(chǎn)。這種情況下，設(shè)置適當(dāng)?shù)淖畹洼敵鲱l率，就可避免此類問題。
6結(jié)語
我們利用DCS實(shí)現(xiàn)電子皮帶秤控制器功能的改造實(shí)踐,成功實(shí)現(xiàn)了計(jì)量準(zhǔn)確，配料穩(wěn)定,保證了生產(chǎn)線的產(chǎn)量、質(zhì)量控制要求,避免了在大多數(shù)水泥廠出現(xiàn)的配料不穩(wěn)定情況，同時(shí)節(jié)約了投資,提高了控制功能，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

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