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2004年3月，我們對(duì)一煉鋼轉(zhuǎn)爐合金配料秤進(jìn)行低成本自動(dòng)化改造,采用新型內(nèi)墊耐磨襯板的固定式料斗+校驗(yàn)平臺(tái)+PGM系列稱重模塊+智能稱重儀表+氣動(dòng)閥門+變頻調(diào)速+PLC控制+主控計(jì)算機(jī)+數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡(luò)信息的設(shè)計(jì)。其稱重裝置和控制部分均釆用國內(nèi)外的先進(jìn)產(chǎn)品，在稱量裝備方面設(shè)計(jì)創(chuàng)新、技術(shù)先進(jìn);在控制軟件方面釆用國內(nèi)最新的模塊化結(jié)構(gòu)，并利用Win-dows2000Professional操作系統(tǒng)、SiemensStepS7v5.2、SiemensWinCC開發(fā)軟件和ViualBasic等高級(jí)語言編程及數(shù)據(jù)庫的建立。PT-PN-1900型稱重儀表顯示重量數(shù)據(jù)，并以Profibus-DP總線通訊方式將稱重儀表的重量信號(hào)送PLC,達(dá)到控制合金配料量，通過自主開發(fā)的控制運(yùn)行應(yīng)用軟件，十分成功地組成了一套新穎的稱重檢測與自動(dòng)控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了一煉鋼轉(zhuǎn)爐合金稱量、振動(dòng)下料、氣動(dòng)閘門開關(guān)、料量控制和數(shù)據(jù)采集等配料過程自動(dòng)化。該系統(tǒng)自2004年5月投運(yùn)以來，稱量準(zhǔn)確度比改造前的±2%提高到±0.5%；配料控制精度由改造前的5%提高到1%以內(nèi)。由于系統(tǒng)的成功改造，使其計(jì)量性能與自動(dòng)控制技術(shù)具有國內(nèi)先進(jìn)水平,滿足了一煉鋼轉(zhuǎn)爐快節(jié)奏生產(chǎn)需要,保證了轉(zhuǎn)爐煉鋼產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能的提高，可年創(chuàng)經(jīng)濟(jì)效益100多萬元。
1改造前的裝備水平
改造前，一煉鋼合金配料秤是由8個(gè)料倉（每個(gè)料倉下配置一個(gè)振動(dòng)給料器）,8個(gè)料倉共用一個(gè)帶振動(dòng)給料器和裝有4只稱重傳感器的稱量車及一臺(tái)DBG-2型重量變送器組成的配料系統(tǒng)。稱量時(shí)人工操作將稱量車置放于所選料倉下，開動(dòng)料倉的振動(dòng)給料器振動(dòng)下料于稱量斗內(nèi)，稱重傳感器將數(shù)據(jù)信號(hào)輸送到配料操作室的顯示器上，當(dāng)顯示器的數(shù)字跳到所需重量時(shí)停止振動(dòng)操作，開動(dòng)稱量車至合金下料管口處，由稱量車的振動(dòng)給料器振動(dòng)到合金加料管道內(nèi)，該系統(tǒng)存在的主要問題是：
a.稱量車軌道由于使用時(shí)間較長而變形，軌道水平度偏差大，直接影響稱量準(zhǔn)確性。
b.由于稱量車下料斗裝置是振動(dòng)下料,極易造成每次稱重后下料不干凈或漏料現(xiàn)象,影響入爐合金配料控制失準(zhǔn)。
c.稱量車的傳感器限位裝置是采用固定可調(diào)拉桿限位方式，導(dǎo)致稱量斗不靈活，尤其使用時(shí)間長，結(jié)構(gòu)銹蝕嚴(yán)重,導(dǎo)致稱量重復(fù)性能差，影響其計(jì)量準(zhǔn)確。
d.DBZ-2型稱重儀表系電流環(huán)儀表，功能不多，抗干擾能力較差,精度得不到保證。
e.下料控制由人工操作，不能保證下料精度。
綜合上述問題，這種陳舊落后的稱量方式的最大缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差,稱量不準(zhǔn)確。作為一煉鋼廠工藝檢測過程控制和內(nèi)部管理考核的關(guān)鍵測量設(shè)備，在今后的轉(zhuǎn)爐快節(jié)奏生產(chǎn)過程中不能在主要時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確地調(diào)整合金成分，嚴(yán)重制約了一煉鋼產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)能的提升。所以改造勢在必行。
2改造措施
a.將現(xiàn)有的稱量車配料方式改為固定式料斗稱量裝置,在原有地點(diǎn)將8個(gè)料倉配置兩臺(tái)料斗秤并排在一起，料斗秤圓口下料釆用氣動(dòng)閘門控制放料。
b.考慮現(xiàn)場高空惡劣環(huán)境條件，在新制稱重料斗兩側(cè)合適的位置設(shè)計(jì)專用簡易校驗(yàn)平臺(tái),以方便其稱量校準(zhǔn)與日常維護(hù)檢修。
c.將現(xiàn)有高料倉振動(dòng)器給料出口向2臺(tái)稱量料斗中心位置進(jìn)行調(diào)整，以便保證其落料準(zhǔn)確到位，稱量穩(wěn)定可靠。
d.新秤采用PLC可編程控制器，給料器和氣動(dòng)閘門實(shí)現(xiàn)合金配料自動(dòng)控制，操作簡單，系統(tǒng)可靠。
e.改造后的新秤結(jié)構(gòu)新穎，使用可靠，計(jì)量準(zhǔn)確度完全符合國家IV級(jí)秤使用要求。該項(xiàng)目自2004年4月投入使用至今,計(jì)量準(zhǔn)確率達(dá)到100%,設(shè)備故障率降低到1%以內(nèi)，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,控制運(yùn)作自如，為一煉鋼轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量發(fā)揮了重要作用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
3改造后的系統(tǒng)原理與應(yīng)用效果
3.1系統(tǒng)工作原理
根據(jù)圖1所示，系統(tǒng)采用兩臺(tái)靜態(tài)固定料斗秤，通過總線制PTPN-1900型稱重儀表將重量數(shù)據(jù)傳至PLC,以變頻控制料倉下料量。其中每臺(tái)儀表負(fù)責(zé)四個(gè)料倉的稱量。
3.2系統(tǒng)自動(dòng)控制的設(shè)計(jì)思路與技術(shù)
系統(tǒng)釆用西門子S7-300系列。S7-300系列PLC在各種工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用廣泛，特別是中小型應(yīng)用場合。它采用模塊化設(shè)計(jì)，容易擴(kuò)展并有廣泛的通訊能力，抗干擾強(qiáng)，穩(wěn)定可靠。網(wǎng)絡(luò)釆用以態(tài)網(wǎng)，通訊速度達(dá)10Mbo上位機(jī)釆用西門子自行開發(fā)的Wince作為監(jiān)控軟件，以實(shí)現(xiàn)對(duì)合金加料生產(chǎn)的全面監(jiān)控。
在該控制系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)設(shè)定料流的準(zhǔn)確下料是其最主要的功能之一，為提高其控制精度，節(jié)約下料的時(shí)間。在程序設(shè)計(jì)中，采用先快振后慢振的方法，其具體實(shí)現(xiàn)如下：
a.以60kg為快振的臨界值，當(dāng)設(shè)定料量與已放下的料量相差60kg或更多時(shí)，滿足快振條件,PLC發(fā)出快振信號(hào)，讓振動(dòng)給料機(jī)變頻器以快速頻率振動(dòng)。
b.當(dāng)設(shè)定料量與實(shí)際下料量相差小于60kg或設(shè)定料量小于60kg時(shí)，滿足慢振條件。PLC發(fā)出慢振信號(hào)，讓振動(dòng)給料機(jī)變頻器以慢速頻率振動(dòng)。
c.為消除振動(dòng)給料機(jī)慣性的影響，在計(jì)算設(shè)定料量與實(shí)際下料量的差值時(shí)加入一個(gè)提前量。該提前量視調(diào)試情況而定,有了該提前量，振動(dòng)給料機(jī)便可預(yù)先停止，以消除振動(dòng)慣性帶來的稱重誤差的影響。
3.3系統(tǒng)特點(diǎn)與應(yīng)用效果
a.2臺(tái)3500X1450x800mm的錐形料斗內(nèi)壁敷設(shè)耐磨襯板，提高其使用壽命。下料口采用氣動(dòng)閘門,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制下料。
b.在每臺(tái)料斗上部四周對(duì)稱適當(dāng)位置（矩形平臺(tái)）安裝4只PGW-2稱重模塊，其上下安裝支承座中心位置符合各稱重傳感器的受力性能要求。
c.選用國內(nèi)先進(jìn)的梅特勒-托利多PGW系列的不銹鋼焊接密封式稱重傳感器。防護(hù)等級(jí)IP68,適應(yīng)現(xiàn)場惡劣環(huán)境條件使用。同時(shí)，稱重模塊采用固定半浮動(dòng)式的安裝方式，維護(hù)調(diào)試方便,并可消除料斗因熱脹冷縮帶來的稱量誤差。
d.2臺(tái)稱量料斗兩側(cè)均設(shè)計(jì)制作可承受1噸標(biāo)準(zhǔn)破碼的簡易校驗(yàn)平臺(tái)裝置,方便稱量校準(zhǔn)與周檢，確保其計(jì)量準(zhǔn)確、可靠。
e.利用ProfiBus現(xiàn)場總線協(xié)議，將稱重顯示儀表與SiemensS7-300控制器模塊實(shí)現(xiàn)通訊，將稱重信號(hào)以數(shù)字量信號(hào)進(jìn)行傳遞，既提高了快速性，又減少了誤差。
f.PLC控制采用SiemensS7-300硬件，利用結(jié)構(gòu)化編程技術(shù)，由一臺(tái)稱重儀表對(duì)四個(gè)料倉分別進(jìn)行稱量。

圖1臺(tái)金配料稱量自動(dòng)控制系統(tǒng)工作原理圖
g.釆用PLC控制給料振動(dòng)器和氣動(dòng)閘門實(shí)現(xiàn)合金配料自動(dòng)控制，操作簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
h.改造后的一煉鋼轉(zhuǎn)爐合金配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎、性能可靠，經(jīng)多次檢定，其計(jì)量準(zhǔn)確度完全符合國家IV級(jí)使用要求。應(yīng)用一年以來，計(jì)量準(zhǔn)確率達(dá)到100%，設(shè)備故障率降低到1%,效果良好。

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