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本文詳細介紹山西焦化廠配煤過程中，由電子皮帶秤稱量系統(tǒng)、調節(jié)器、變頻器及上住機構成的計算機控制系統(tǒng)的控制原理、系統(tǒng)組成及實現功能。
1，引言
配煤生產工藝是焦化行業(yè)焦炭生產過程的關鍵環(huán)節(jié)，配合煤的質量直接影響焦炭的質量。煉焦配合煤是利用多種不同性質的單種煤按一定比例配合而成，因此．控制好配煤比具有極其重要的意義。
2，現有設備在生產過程中存在的問題
(1)在用設備陳舊簡陋，采用加減圓盤給料機套筒、增加減小轉盤刮板開度，人工調節(jié)給定量。這種操作方法落后、不可靠、精度低；煤的流量大小受煤塔煤量、轉盤刮板機速度或套簡開度的影響，人工控制轉盤刮板或套筒開度，必然精度低，影響配比的準確性。
(2)用人工跑盤稱量的方法來計算檢測配比量，造成勞動強度大，檢測結果滯后，不能及時地進行配比調節(jié)；在要求小量配比量的情況下，無法實現。
3，自動配煤系統(tǒng)的構成
我山西焦化廠對3焦爐使用的1～9配煤槽進行自動配煤改造，自動配煤系統(tǒng)于1998年3月投入使用，取得了良好的效果。
國內焦化行業(yè)配煤采用自動控制系統(tǒng)的較多，基本都由兩太部分組成：檢測部分和控制部分。檢測部分有皮帶電子秤、沖板流量計、核子秤等不同形式；控制部分有振動給料機、可控硅調速、滑差電機調速等形式。根據山西焦化廠的煤種和設備的實際情況，檢測部分選用皮帶電子秤，控制部分選用變頹調速器。
3·1，DCS系統(tǒng)組成
DCS系統(tǒng)的硬件組成如下圖所示，主要由5部分組成。
①JGc-49喂料秤
稱量系統(tǒng)是自動配煤系統(tǒng)的關鍵，測量的準確與否直接影響控制精度。本系統(tǒng)選擇了徐州三原公司的JGC～40喂料秤，它有兩個特點：稱重橋架部分獨具特色的杠扦設計采用柜形結構使表面積灰達到最小，剛性強；秤的支點采用特制無磨擦橡膠支點，具有防水、防蝕、防震等特點。傳力結構為一次傳力，無配重，減少非線性誤差。傳感器為二次密封，在安裝、使用、維修時減少損壞因素速度傳感器連接在從動滾筒上，消除了皮帶打滑所產生的誤差。
②二次儀表(201積算器)
全數字化操作，數字處理、積分、累加具有最佳無漂移的穩(wěn)定性，所有指令全部通過按鍵輸人，簡單方便，而且皮帶秤儀表對故障有自檢和記錄功能，并帶有RS232、RS485通訊接口。輸運機部分采用硫化接頭環(huán)形膠帶，主從動滾筒為包膠鼓形，一次調整不跑偏，可減小對計量的影響。
(3)WEST-8100調節(jié)器
采用從英國WEST公司進口的8100型智能調節(jié)器，具有可選的P、PI、PID等控制方法、自整定自適應功能、半雙工通訊接口RS一485、手動／自動無擾切抉、本地／遠程設定值輸入功能、內部參數停電保持等主要功能。
④ACSS01變頻器
ACS501變頻器為ABB公司生產，采用新穎的高速開關元件IGBT、高功能16位微處理器，運用PWM控制方式。內部參數為三級菜單，操作方便，具有強大的應用宏程序，頻率范圍寬、調速穩(wěn)定、啟動力矩小。
⑤PLC(可編程邏輯控制器)
采用歐姆龍CQM1型，具有體積小、速度高、柔性化等特點，在配料過程中主要進行可逆皮帶秤機位置轉動方向、報警燈指示、運行指示、稱重喂料／給料設備的啟／停、料頭、料尾的處理。
⑥上位機
采用研華IPC一610工控機，主要與201積算器進行通訊．實現數據管理功能，與8100調節(jié)器進行通訊．實現自動計算和下達配比功能。
3·2，DCS系統(tǒng)工作原理
本配料系統(tǒng)依據計算機集做控制系統(tǒng)的構成原則而設計，即控制分級、危險分散、管理集中。其基本工作原理為：在圓盤給料設備下方安裝的皮帶電子秤完成物料的計量變速工作，當物料通過秤體時，重量信號和速度信號被送到二次儀表，通過信號放大一A／D轉換一運算得出流量和累重，同時輸出一個正比于流量的4—20mA電流信號到多功能調節(jié)器，訶節(jié)器經過PID運算輸出一個4—20mA的電流調節(jié)信號給變顙器，由變頻器調節(jié)圓盤電機的轉速，以實現給料量的大小。
在系統(tǒng)中實現控制主要由訶節(jié)器或上位機下達配比量。對測量出的物料流量與設定量進行比較，由調節(jié)器給出一個調節(jié)量給變頻器，調節(jié)圓盤的電機轉速，根據需求量的大小調節(jié)給定量的大小，通過整個閉環(huán)系統(tǒng)的反復調節(jié)直到最佳控制狀態(tài)。
可編程控制器實現整個系統(tǒng)的聯鎖，使系統(tǒng)運行起來更加可靠，工業(yè)PC通過網絡分別對皮帶電子秤、調節(jié)器、PLC進行通訊，PC機按配料工藝實現過程以動態(tài)畫面形式反映上料、配料、送料及相關設備的運行狀態(tài)，運行中出現超限故障時，將出現漢字報警提示，井啟動報警器(聲、光)報警，或者停機或換倉。
3·3，系統(tǒng)軟件(包括C語盲、UCDOS漢字系統(tǒng)、工業(yè)網絡通訊軟件)
山西配煤系統(tǒng)軟件擔負著數據采集與控制，包括201儀表、調節(jié)器及PIC的數據采集與整理，有存儲、顯示、打印、報表、核定、現場小車位置、科倉料位、下達配比等功能。系統(tǒng)軟件采用集成界面，提示用戶可采用的功能組態(tài)。用戶只需進行簡單的操作，便可以使用及熟悉本系統(tǒng)，在程序設計中采用模塊化方式，使程序可讀性強、移植性強。具體功能有：系統(tǒng)畫面、多功能菜單、控制狀態(tài)、歷史趨勢、配比、故障登錄、打印報表、幫助信息等。
3-4，系統(tǒng)主要性能指標
①單機電子皮帶秤計量精度：±1／200
②系統(tǒng)控制精度：±1／l00
③系統(tǒng)最大配煤能力：500t／h
④工業(yè)網絡配置：波特率：375kbps／62．5kbps；傳輸距離：1．2km；節(jié)點數：28點
4，使用效果
本配煤系統(tǒng)無需人工跑盤進行測量，大大提高了測量精度，能快速準確地按配比量要求進行配量；同時，套筒可提升至最高位置、圓盤刮板調到最大開度，這樣可大量減少斷流量和堵塞現象。由于應用變頻調速技術，可進行人工無法調整的大配量或小配量的操作，單機最小配量可達200克／秒。系統(tǒng)可在幾分鐘內改變配比，大大縮短了人工跑盤進行配比調節(jié)的時間，能較好地適應配比頻繁改動和煤槽更換的變化，同時可降低工人的勞動強度，提高勞動生產率，變頻器的應用可節(jié)約電能，減小對電機的傷害利用上位機下達配比時，在一個或多個煤槽發(fā)現斷流或流量減少時，計算釓可根據下達的配比量迅速自動調整其它煤槽的相應的配量，確保配比的準確可靠，這是人工無法實現的功能。本系統(tǒng)自投運以來，測量準確，控制效果良好。配煤準確度達到100%，比人工跑盤提高了10%，為穩(wěn)定3焦爐的焦炭質量起到了重要作用。

作者：邱燦洪

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