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本文介紹了一套混凝土配料系統(tǒng)的應(yīng)用。該系統(tǒng)采用先進的測控技術(shù)，應(yīng)用VisualBasic及FIX軟件，實現(xiàn)對煤粉、生料及轉(zhuǎn)子秤的智能控制，大大提高了混凝土廠的自動化配料生產(chǎn)水平。實踐表明，該控制系統(tǒng)實時性好，控制穩(wěn)定，操作方便。
1 混凝土配料技術(shù)概述
目前我國工業(yè)控制自動化程度的要求越來越高。茂名石化水泥廠生產(chǎn)操作自動化程度較低，大部分操作還停留在眼看、手動的階段，混凝土配料操作還全憑經(jīng)驗，為此，我們研制開發(fā)了針對混凝土精確配料的自動控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用單回路微機調(diào)節(jié)，智能PID算法，對現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波、曲線擬合、動態(tài)優(yōu)化，實現(xiàn)了對混凝土配料系統(tǒng)的優(yōu)化控制，使產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高。

2 配料系統(tǒng)構(gòu)成
茂名石化混凝土廠自動配料控制系統(tǒng)主體包括煤粉和生料兩部分，燒成煤粉喂料控制系統(tǒng)：直接動態(tài)檢測煤粉矯正倉內(nèi)煤粉的料位、進倉流量、出倉流量，并根據(jù)矯正倉料位和進倉流量的大小，采用智能PID算法控制變頻器輸出頻率，進而通過攪刀控制出倉流量的大?。粺缮衔沽峡刂葡到y(tǒng)：直接動態(tài)檢測生料小鋼倉內(nèi)生料的料位、進倉流量、出倉流量，并根據(jù)小鋼倉的料位和進倉流量的大小，采用智能PID算法控制三路富勒閥，以達到穩(wěn)定料位和出口流量的目的。

本系統(tǒng)由現(xiàn)場傳感器、jy500d重量變送器，信號放大器，采集模塊，輸出模塊，接口箱，微機控制系統(tǒng)及監(jiān)控軟件組成。采用先進的測控技術(shù)，可對矯正倉和小鋼倉的料位、進倉流量、出倉流量進行動態(tài)監(jiān)測、實時顯示、超限報警，并將數(shù)據(jù)存儲，進行數(shù)字濾波、曲線擬合、動態(tài)優(yōu)化，從而實現(xiàn)對混凝土配料系統(tǒng)的優(yōu)化控制，并設(shè)計出浮動標定法，有效抑制了傳感器、變送器的零點漂移，并根據(jù)現(xiàn)場需要，對傳感器、變送器實時進行現(xiàn)場標定。考慮到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)操作平臺采用微軟公司的WINNT4.0，為了縮短系統(tǒng)開發(fā)研制周期，提高系統(tǒng)的整體可靠性，軟件平臺采用美國著名的Intellution公司的FIX軟件，在此基礎(chǔ)上，軟件開發(fā)平臺采用VisualBasic（VB）高級語言，結(jié)合開放式數(shù)據(jù)庫連接技術(shù)（ODBC），采用Access外部數(shù)據(jù)庫，將自行開發(fā)的硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件功能模塊通過DDE與FIX軟件進行接口。

3 配料控制系統(tǒng)的設(shè)計
與實現(xiàn)混凝土回轉(zhuǎn)窯的正常工作要求非常嚴格的窯溫、煤粉和生料的比率，并對流量進行精確的統(tǒng)計，每個環(huán)節(jié)都直接影響出廠混凝土的質(zhì)量，這就決定了自動配料系統(tǒng)必須有極好的檢測功能和控制性能。本系統(tǒng)全數(shù)字式的設(shè)計使得系統(tǒng)在全數(shù)字方式下運行，從而有效的避免了采樣誤差、漂移誤差、電磁干擾等因素的影響，將數(shù)據(jù)精度提高到傳感器和重量變送器的精度。

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
為實現(xiàn)對溫度、壓力、流量、速度、位移等物理量進行測控，首先要通過傳感器把上述物理硬件是工業(yè)實時配料系統(tǒng)的核心，其采樣精度、抗干擾性能、穩(wěn)定性能極大的影響控制的質(zhì)量，在軟件的協(xié)調(diào)下，能夠?qū)崿F(xiàn)對被控對象準確的測量，穩(wěn)定的控制，是工業(yè)現(xiàn)場控制的最低要求。

（1）配料系統(tǒng)精度

為保證數(shù)據(jù)采集的精度，工業(yè)控制機采用研華P-III，保證采集速度。數(shù)據(jù)采集卡采用適用于工業(yè)控制機的ISA總線，A/D采用AD1674，12位轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換速度為10uS，非線性誤差≤1LSB（采集電壓為10V，精度為2.44mV），輸入阻抗10MΩ；D/A采用DAC1232，12位轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換時間≤1uS，轉(zhuǎn)換誤差≤1%FSR，輸出阻抗≤2Ω。

（2）抗干擾設(shè)計

正確接地，消除電場干擾，共阻抗干擾在稱重配料儀表安裝時最容易被忽視，通常情況下外部信號線都采用屏蔽電纜，然而并不是屏蔽電纜本身就能防止干擾進入，它必須通過正確的接地才能使信號免于外部干擾的影響。系統(tǒng)采集卡采用了光電耦合技術(shù)，在信號進入計算機采集系統(tǒng)時加入隔離器件，它不但能夠隔離掉外部的干擾信號，而且同時還可以對主機形成一定的保護，使主機不會由于外部強干擾而造成破壞。信號進機前，加電容濾波，減小噪聲干擾。

（3）冗余設(shè)計

在不改變原有的系統(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，預留出10路模擬輸入通道，2路模擬輸出通道，10路數(shù)字輸入通道，10路數(shù)字輸出通道。在不改變軟件的基礎(chǔ)上，可實現(xiàn)2路模擬輸入，2路模擬輸出，

2路數(shù)字輸入，2路數(shù)字輸出，如需進一步擴展系統(tǒng)，只需稍加改動軟件即可。

3.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

為了縮短開發(fā)研制周期，提高系統(tǒng)的整體可靠性，增加現(xiàn)場流程的實時動態(tài)顯示，軟件平臺采用FIX軟件，軟件開發(fā)平臺采用VisualBasic語言編程，數(shù)據(jù)庫采用Access外部數(shù)據(jù)庫，用VB實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、處理，控制信號的輸出，數(shù)據(jù)的存儲。用FIX軟件實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時顯示，流程的動態(tài)變化，報警的實現(xiàn)。

（1）數(shù)據(jù)采集（DAS）

量轉(zhuǎn)換成電信號，對送來的數(shù)據(jù)進行信號調(diào)理，將信號放大或衰減、濾波、整形或調(diào)整電平，使之滿足A/D轉(zhuǎn)換器或計算機的輸入要求。數(shù)據(jù)采集要求有很好的實時性，準確性。下面是數(shù)據(jù)采集的片段：
m_mid = AoOutValue(4)
If sl_do1 = 1 Then
AoOutValue(4) = m_mid
AoOutValue(4) = (AoOutValue(4) * (20# - 4) / 100 +
4) * 1000
AOSingle BaseAdd, 5, AoOutValue(4)
Else
AOSingle BaseAdd, 5, 4000 '輸出 4mA,關(guān)閉富勒閥 1
End If
'控制生料閥 2
If sl_do2 = 1 Then
AoOutValue(4) = m_mid
AoOutValue(4) = AoOutValue(4) * (10000 - 2000) /
100 + 1900 '0-100 轉(zhuǎn)換至 2-10v
AOSingle BaseAdd, 6, AoOutValue(4)
Else
AOSingle BaseAdd, 6, 1950 '輸出 1.95v,關(guān)閉富勒閥 2
End If
AOSingle BaseAdd, 7, AoOutValue(5) '控制生料流量計

（2）數(shù)字信號處理（DSP）

計算機根據(jù)被測控對象的需要，對采集到的數(shù)據(jù)進行數(shù)學分析運算，處理，結(jié)果一方面送至顯示器、打印機等外設(shè)，一方面由A/D—D/A板將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬電信號輸出，對外部物理量進行實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)處理還包括消除信號中的噪聲及其它干擾及對數(shù)據(jù)本身進行某些變換加工。本套混凝土配料系統(tǒng)采用平滑濾波消除尖峰干擾，曲線擬合實現(xiàn)優(yōu)化控制，浮動標定法消除傳感器、變送器的漂移干擾。下面是信號處理的片段：
Private Function InputFilter(i As Integer) As Single
'輸入平滑濾波函數(shù)
Dim m_sum As Single
Dim j, K As Integer
K = UBound(m_Filter, 2)
For j = 0 To K - 1
m_Filter(i, j) = m_Filter(i, j + 1)
Next jm_Filter(i, K) = AiInValue(i)
For j = 0 To K
m_sum = m_sum + m_Filter(i, j)
Next j
InputFilter = m_sum / (K + 1)
End Function

3）數(shù)據(jù)存儲

現(xiàn)場數(shù)據(jù)對于歷史存檔，事故分析具有非常重要的意義，尤其是對于與現(xiàn)場控制密切相關(guān)的參數(shù)更是關(guān)系到控制的好壞。為此我們采用微軟的Access數(shù)據(jù)庫，對現(xiàn)場控制回路的PID參數(shù)，標定參數(shù)、斜率進行存儲，實現(xiàn)現(xiàn)場的優(yōu)化控制。Dim db1 As Database
Dim rs1 As Recordset
Set db1 = OpenDatabase(App.path + "\Mao.mdb")
Set rs1 = db1.OpenRecordset("select * from data")
With rs1' 將記錄寫入文件中
.MoveFirst
.Edit
.Fields("mf_jzc1") = mf_jzc1
.Fields("mf_llj1") = mf_llj1
.Fields("mf_jzc2") = mf_jzc2
.Fields("mf_llj2") = mf_llj2
.Fields("sl_gc") = sl_gc
.Fields("sl_llj2") = sl_llj
.Update
.MoveNext
End If
End With
rs1.Close
db1.Close

3.3 混凝土配料系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計

工業(yè)控制要求很好的穩(wěn)定性，且能長時間不間斷的運行。本測控系統(tǒng)現(xiàn)場采用工控機進行稱重數(shù)據(jù)采集、信號處理和數(shù)據(jù)交換，采集卡的工作溫度0~50℃，濕度可達80%RH，保證現(xiàn)場正常的運行。為滿足現(xiàn)場要求，我們采用微軟公司的VisualBasic6.0語言作為開發(fā)平臺，采用FIX軟件作為運行平臺。VisualBasic6.0是Windows環(huán)境下的可視化編程語言，其功能強大，幾乎可與各種語言相接口，界面友好，符合Windows標準。世界排名第一的FIX組態(tài)軟件，商品化程度高、成熟可靠，能夠很出色地滿足配料系統(tǒng)的模塊化、分布式、多平臺支持的技術(shù)要求，曾連續(xù)多年被國際過程控制協(xié)會評為最佳軟件。因此，目前國內(nèi)許多企業(yè)中的新組建的控制系統(tǒng)都采用FIX作為其組態(tài)軟件，對整個企業(yè)生產(chǎn)進行數(shù)據(jù)采集和實時監(jiān)控。

4 結(jié)束語
本文提出了一套具體的用于混凝土配料系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了傳感器、稱重變送器、配料儀表，工控機采樣、接口、信號處理、信息管理、實時顯示、數(shù)據(jù)存儲、報警等應(yīng)用技術(shù)。同時介紹了配料控制系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計方案，注意事項。在實際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)采集精確，實時性能好，穩(wěn)定性能高，適合于現(xiàn)場控制。本系統(tǒng)已成功的在廣東茂名混凝土廠投入使用，效果良好。

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