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本設(shè)計(jì)中的鎂金屬生產(chǎn)自動(dòng)配料系統(tǒng)采用全密封式LD-35作為負(fù)荷傳感器,自行設(shè)計(jì)變送器及調(diào)功器電路,用工控機(jī)作為控制核心實(shí)現(xiàn)。該配料系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)成本低、測(cè)量精度高、性能可靠、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的改造，可用于其它原料的配料系統(tǒng)生產(chǎn)中，應(yīng)用前景廣闊。
在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈的今天，產(chǎn)品的質(zhì)量是關(guān)系到企業(yè)興衰的生命線。金屬鎂生產(chǎn)過(guò)程中３種原料(瑩石、硅鐵、煅白石)的精確配置是提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)省原材料的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。
鎂金屬配料生產(chǎn)過(guò)程簡(jiǎn)述如下：配料用3個(gè)料倉(cāng)分別裝有瑩石、硅鐵、煅白石。每個(gè)料倉(cāng)的下面裝有電振給料器，3個(gè)料斗分別安裝了3個(gè)重量傳感器，其檢測(cè)到的重量信號(hào)經(jīng)電子稱形成一路電壓信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)。當(dāng)3個(gè)料斗中的原料分別滿足配比要求后，計(jì)算機(jī)發(fā)出控制信號(hào)，相應(yīng)的振動(dòng)給料器停止給料，同時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出打開(kāi)料斗下面的電磁閥命令，使?jié)M足配比要求的3種原料進(jìn)行混合后輸入流料管[1]。
根據(jù)上述配料過(guò)程，本文設(shè)計(jì)了以IPC—６１０工控機(jī)為核心的自動(dòng)配料系統(tǒng)。其方案選擇原則是：在滿足現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境與使用要求的前提下，力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、操作方便、易于維修。
1，配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理
工業(yè)控制計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱工控機(jī)[2]。IPC—６１０工控機(jī)可以連續(xù)幾年不間斷地通電運(yùn)行而不發(fā)生故障，具有非常高的可靠性。它的擴(kuò)充槽中可以插入適合工業(yè)控制的各類功能板卡，如A／D，D／A及自制板卡等。外部可以通過(guò)扁平電纜接入各類工業(yè)端子板，根據(jù)需要，這些端子板可以直接連接繼電器電路或模擬電路等，組成工業(yè)控制系統(tǒng)。
在冶煉金屬鎂過(guò)程中，要將三種原料按一定的比例混合，對(duì)應(yīng)的三個(gè)稱重料斗分別由對(duì)應(yīng)的拉力傳感器懸掛在由角鋼焊接的機(jī)架上?？紤]到系統(tǒng)的性價(jià)比，及系統(tǒng)測(cè)量精度的要求，本系統(tǒng)采用LD－３５型稱重傳感器，稱重傳感器精度為1‰，使系統(tǒng)的稱重誤差達(dá)到2‰以下。
1系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理
(1)通過(guò)調(diào)功電路控制電磁給料機(jī)的啟動(dòng)、停止，給料的快慢和多少。
(2)通過(guò)繼電器控制電路，控制可逆電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，即可控料斗的開(kāi)門(mén)與關(guān)門(mén)。
(3)狀態(tài)顯示電路是在電控柜的面板上，裝有各種指示儀表及指示燈，使操作人員直觀地了解當(dāng)前的工作狀態(tài)。
3.調(diào)功器電路的設(shè)計(jì)
調(diào)功器電路是自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主體電路。它的成本與穩(wěn)定性直接關(guān)系到該系統(tǒng)的性價(jià)比和能否可靠地完成控制，經(jīng)過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作條件的仔細(xì)研究。本文設(shè)計(jì)的調(diào)功器電路由兩部分組成：調(diào)功器電壓控制電路和同步壓控振蕩電路。
3.1，調(diào)功器電壓控制原理
工控機(jī)輸出的信號(hào)經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換為0～5V的模擬電壓信號(hào)。該電壓一路輸送至調(diào)功器電壓控制電路的反向輸入端，作為調(diào)功器電壓控制信號(hào)。電阻R11、R12、R14、R15將變送器的同相端嵌于定值電壓2.5V作為比較電壓。
2 調(diào)功器電壓控制原理電路
UO1=UO1＇+UO1＇＇=-（R17+R+R0）/（R1+R0）×Ui1++2（R17+R+R0）/（R1+R0）×Ui2=（R17+R+R0）/（R1+R0）×（2Ui2－Ui1）
若取R=2R1，由上式UO1=4Ui2-2Ui1，因Ui2=2.5V，而Ui1=0～5V，則UO1=10V（Ui1=0V），UO1=0V（Ui1=5V）
可見(jiàn)：（1）改變R1的值則可改變輸出電壓UO1的大??；（2）固定R1值，改變工控機(jī)輸出電壓，即可改變Ui1,可以達(dá)到控制運(yùn)算放大器輸出電壓的目的。
3.2.同步壓控振蕩電路
電路的核心是由556雙時(shí)基電路組成的同步壓控振蕩電路。其同步信號(hào)UB是由整流電壓信號(hào)UT（整流電路從略）經(jīng)過(guò)三極管BG1和定時(shí)器ICTA及電阻R1～R4組成的整形電路整形后得到的。它由ICTA的1管腳輸送到ICTB的13管腳進(jìn)入ICTB，并在電網(wǎng)電壓每次過(guò)零時(shí)對(duì)振蕩電路復(fù)位，使其產(chǎn)生一組與過(guò)零點(diǎn)同步且后移相位角受控制電壓U01控制的移相脈沖UD。
由NE556集成定時(shí)器原理可知，在電源電壓及R5、R6、C5不變的條件下，U01增大、UD輸出矩形波的頻率增高；U01減小、UD輸出矩形波的頻率降低。因此可以用工控機(jī)的輸出電壓Ui1控制U01的大小，改變脈沖信號(hào)UD的頻率，并以該電壓信號(hào)作為電振電路中晶閘管柵極的觸發(fā)電壓，自動(dòng)改變電振機(jī)構(gòu)振幅，完成自動(dòng)配料的目的。
4.結(jié)論
本配料系統(tǒng)已應(yīng)用到山西省陽(yáng)泉市金屬鎂廠。其主要性能指標(biāo)為:(1)稱量范圍：瑩石0~25㎏；硅鐵0~25㎏，煅白石0~100㎏；(2)測(cè)量精度：瑩石0.5%；硅鐵0.5%；煅白石1.5%；(3)下料周期與重量：20秒~80分、0~100㎏；(4)工作方式：24小時(shí)工作制；(5)環(huán)境溫度－２0～＋６０℃。經(jīng)過(guò)實(shí)際生產(chǎn)檢驗(yàn)，證明該系統(tǒng)的性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。更重要的是，由于系統(tǒng)工作穩(wěn)定，混料均勻，配料精度高，使產(chǎn)鎂金屬成本下降，硅的利用率得到明顯提高。硅價(jià)格為4200Y/T，在金屬鎂生產(chǎn)中原需要硅約為1.6T/TM，利用該系統(tǒng)后，用硅量約為1.3T/TM，僅硅一項(xiàng)就降低成本約為1260Y/T，單罐產(chǎn)量由原來(lái)的16.4公斤提高到18.5公斤。該廠共計(jì)有11個(gè)爐，若按正常每天8個(gè)爐投入生產(chǎn)，則每天可多產(chǎn)鎂金屬604.8公斤(8個(gè)爐×18支罐×2×16.4=4723.2公斤;8個(gè)爐×18支罐×2×18.5=5328公斤)。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
該控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)精巧、價(jià)格低廉、性能穩(wěn)定可靠。經(jīng)過(guò)相應(yīng)的改造，可用于其它原料的配料系統(tǒng)生產(chǎn)中，應(yīng)用前景廣闊。

作者：張建民

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