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      燒結(jié)配料稱系統(tǒng)的自動化改造

      發(fā)布時間:2021-04-15 16:17:41 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      本文介紹了四川省某集團的燒結(jié)配料稱系統(tǒng)的自動化改造設(shè)計。某集團煉鐵廠一燒車間配料室有兩個配料控制系統(tǒng):一系統(tǒng)和二系統(tǒng),分別對應(yīng)1#、2#燒結(jié)機(燒結(jié)面積均為145m2),每一配料系統(tǒng)由14臺給料圓盤及熱返礦圓盤組成,采用SCR可控硅供電,他勵直流電機驅(qū)動。眾所周知,燒結(jié)配料工序是燒結(jié)生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。攀鋼煉鐵廠在配料自動控制方面進行過幾次努力,但效果較差,最后又回到人工手動配料的原始方法。采用人工配料,增、減物料較為頻繁且每次增減物料后必須用人工拋盤來反復(fù)檢驗流量,不僅工人勞動強度大,而且變料調(diào)整時間長,引起物料配比較大波動;有時現(xiàn)場電位器由于振動電壓發(fā)生偏移,造成物料量變化后人工不能及時發(fā)現(xiàn),以至影響配料精度。因此對配料系統(tǒng)進行自動化改造勢在必行。該廠與攀鋼自動化部合作,于1996年在1#配料系統(tǒng)上采用了Honeywell S9000小型集散系統(tǒng)控制配料,運行效果良好。由于1#、2#配料系統(tǒng)設(shè)備呈并行布置、由一燒車間統(tǒng)一管理,單個配料系統(tǒng)采用自動配料,對生產(chǎn)操作及降低勞動強度,以及生產(chǎn)效率的提高等作用不能充分發(fā)揮出來,因此根據(jù)該廠1#、2#配料系統(tǒng)設(shè)備布置及操作管理要求,更好地發(fā)揮計算機控制系統(tǒng)的功能,節(jié)省投資,便于集中管理,該廠與攀鋼自動化部于1997年再度合作,將1#自動配料稱系統(tǒng)成果在2#配料系統(tǒng)上推廣應(yīng)用,且由一臺監(jiān)控站實現(xiàn)雙配料系統(tǒng)的監(jiān)控,并通過公司鑒定。

      1,配料稱系統(tǒng)組成
      整個系統(tǒng)由一臺監(jiān)控站、兩臺9100e型控制器、兩臺并行I/O擴展箱及有關(guān)模塊、電子皮帶配料稱秤架、現(xiàn)場稱重變送器及稱重傳感器、核子秤等組成。

      為了檢測圓盤的下料量,在每一圓盤與集料皮帶之間安裝一皮帶電子秤。配料皮帶秤采用南京創(chuàng)豐儀表公司生產(chǎn)的STH-800型電子皮帶秤。該秤在結(jié)構(gòu)上比較合理,秤框架均為鑄鋼件,整體結(jié)構(gòu)好,不易變形;皮帶機的頭尾輪采用了鼓形輪,皮帶不易跑偏,稱重傳感器選用西班牙進口的充氮式全密封傳感器,性能穩(wěn)定;BS-Ⅲ型信號放大器具有數(shù)字式瞬時顯示,直觀、線性度好。

      監(jiān)控站:采用臺灣研華IPC610 486/66(8MB內(nèi)存,270MBHD,VISA卡)工業(yè)控制機,菲利普51cm CRT。

      控制器:選用9100e型配料控制器。該控制器由回路處理器模板、邏輯處理器模板、控制器機架及電源模板組成。

      擴展箱:I/O擴展箱有就地和遠傳兩類,我們選用就地并行I/O擴展箱SE9021,總槽數(shù)為12。

      I/O模板:9000系列回路及邏輯控制器的I/O模板皆為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,可插于控制器機架(包括I/O擴展箱機架)的任一槽位。根據(jù)控制要求,本系統(tǒng)選用下列4種模件:高速模擬量輸入模件621-0022-RC;模擬量輸出模件621-0010-AR;240VAC開關(guān)量輸入模件621-1250R;24VDC開關(guān)量輸出模件621-6550R。

      2,系統(tǒng)工作原理
      圓盤給料機的調(diào)速設(shè)備仍利用原有的可控硅直流調(diào)速裝置。

      各種原料的流量通過皮帶秤的檢測后,通過現(xiàn)場的放大器將微弱的電壓信號(0~30mV)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電流信號(4~20mA),送到控制系統(tǒng)的I/O模塊,這些信號經(jīng)過9100e控制器的CPU采集及PID處理后得到相應(yīng)的電信號,用來控制給料圓盤電機的轉(zhuǎn)速。由此達到自動控制配料的目的。 

      由于熱返礦的溫度及現(xiàn)場環(huán)境的限制,不宜采用皮帶電子秤檢測圓盤下料量,故采用核子秤進行非接觸式連續(xù)測量,即在原有設(shè)備基礎(chǔ)上,在熱返礦下料口前、下料口后的混-3總料皮帶上分別安裝一臺核子秤,分別檢測熱返礦下料口前、下料口后的混合物料的重量,并用二者之差來控制熱返礦圓盤給料機電機的轉(zhuǎn)速。

      2.1,單監(jiān)控站對雙配料系統(tǒng)的監(jiān)控

      在上位機進行監(jiān)控組態(tài)編程,包括邏輯控制、順序控制、連續(xù)控制。1#、2#系統(tǒng)的組態(tài)分別下裝到1#、2??刂破?,分別對1#、2#系統(tǒng)進行過程檢測和控制。兩臺控制器相互獨立運行各自的系統(tǒng),互不干擾。因此,根據(jù)Honeywell S9000小型集散系統(tǒng)的特點,結(jié)合我廠設(shè)備布置情況,采用一個監(jiān)控站實現(xiàn)對兩個自動配料系統(tǒng)的監(jiān)控,不僅便于車間統(tǒng)一管理、崗位操作,而且節(jié)省一臺工控機、顯示器及購買控制軟件等,因而節(jié)省了投資。

      2.2秤架+主控計算機模式

      過去攀鋼燒結(jié)配料曾采用DDZ系列組合儀表+電子配料稱+調(diào)速控制器等構(gòu)成的單機控制形式,但由于DDZ系列儀表控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較繁瑣,各通道間相互獨立、調(diào)試?yán)щy,容易受燒結(jié)現(xiàn)場惡劣環(huán)境的影響和干擾,因而故障率高,維護工作量大,難以滿足燒結(jié)配料工藝的要求。近年來,隨著計算機控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用,國內(nèi)鋼鐵行業(yè)中有許多單位已采用計算機實現(xiàn)燒結(jié)配料自動控制,其燒結(jié)配料自動控制儀表多采用秤架+二次智能儀表+主控計算機形式,二次智能儀表用作標(biāo)定、校零、計量、數(shù)據(jù)顯示和現(xiàn)場信號的處理。由于燒結(jié)配料環(huán)境惡劣,多一個環(huán)節(jié)就多一個故障點,而且也不適應(yīng)集中管理,為此,本系統(tǒng)采用的是秤架+主控計算機模式,取消了中間二次智能儀表,將管理、控制、標(biāo)定操作等統(tǒng)一由監(jiān)控站控制實現(xiàn),因而可靠性得到提高,設(shè)備故障率低、維護量少,且改變策略方便。

      2.3,控制系統(tǒng)軟件設(shè)計

      由于該配料稱系統(tǒng)采用了秤架+主控計算機的先進方案,取消了二次智能儀表,原二次智能配料儀表的各個功能必須要在主控計算機上開發(fā)軟件來實現(xiàn),才能達到自動控制配料的目的。

      根據(jù)燒結(jié)配料工藝、配料稱量特點和控制要求,結(jié)合Honeywell S9000的軟件性能,我們獨立編制了完全替代智能二次儀表功能的用戶軟件。用戶程序的開發(fā),采用梯形圖(Ladder)和連續(xù)控制圖(CCC)以及這兩者相結(jié)合的方法。由于Honeywell S9000小型集散控制系統(tǒng)控制器內(nèi)裝有兩塊獨立運行的32位CPU,分別對開關(guān)量和模擬量(包括PID回路控制)進行處理,兩個CPU之間又能互相交換數(shù)據(jù),因此運算、控制速度快,功能很強。為了充分發(fā)揮邏輯處理器運算速度快、精度高的優(yōu)點,我們將計量、過程邏輯控制等功能交由邏輯CPU處理;過程調(diào)節(jié)交由回路CPU處理。

      本系統(tǒng)通過編程可同時在兩個配料系統(tǒng)運行下實現(xiàn)如下功能:雙系統(tǒng)工藝流程、實時數(shù)據(jù)顯示;系統(tǒng)控制1?!?4#圓盤自動順序延時3s啟動和停止;實現(xiàn)1?!?4#配料圓盤和熱返礦的配料自動控制;緩料時圓盤順序延時3s停機,啟動及緩料結(jié)束圓盤順序延時3s啟動,事故停機后啟動時圓盤同時起動;料量超限報警、電子秤的校零、標(biāo)定、計量;料量比例控制(包括新料比例控制和總料比例控制),增減料在計算機主工藝流程畫面上進行,分單臺設(shè)定和集中設(shè)定兩種;數(shù)據(jù)報表打印,啟動和停止報表打??;數(shù)據(jù)歷史趨勢圖形顯示;給定和過程值實時趨勢圖形顯示。

      控制精度的實現(xiàn),以單位時間(本設(shè)計為5min)內(nèi)給定料量與實際下料量比值在給定的誤差范圍內(nèi)為基本設(shè)計思想。根據(jù)給定料量的大小與小皮帶返回的下料量的比較值來調(diào)節(jié)圓盤的轉(zhuǎn)速,使圓盤的下料量在單位時間內(nèi)基本保持恒定。

      3,系統(tǒng)運行效果
      單監(jiān)控站控制雙配料稱系統(tǒng)于1997年10月投入運行。運行期間,兩個配料系統(tǒng)工作狀況良好,各自獨立,互不干擾;秤架和現(xiàn)場放大器性能穩(wěn)定,經(jīng)標(biāo)定(掛碼標(biāo)定與實物標(biāo)定)測試,該燒結(jié)配料自動控制系統(tǒng)能準(zhǔn)確計量,各圓盤料量調(diào)節(jié)反應(yīng)速度快,控制精度也達到預(yù)期的要求。

      4#、5#、6#為精礦給料圓盤,由于精礦含水量大、下料成塊狀不連續(xù)且對小皮帶的沖擊大,因而控制起來較其它圓盤而言難度大。生產(chǎn)實踐表明,精礦控制精度達到正負1.5%以內(nèi),其余物料控制精度達到正負1%以內(nèi),較好地滿足了燒結(jié)配料工藝的要求。熱返礦仍采用人工拋盤來進行驗證,控制精度在2%以內(nèi)。一段時間以來的運行證明,該系統(tǒng)具有性能可靠,工藝畫面直觀,操作簡單等優(yōu)點。

      該配料稱系統(tǒng)的投運,不僅改變了該車間過去人工拋盤配料的落后狀況,極大地減輕了崗位的勞動強度,簡化了作業(yè)程序,帶來了巨大的社會效益,而且對該車間燒結(jié)礦生產(chǎn)指標(biāo)的提高產(chǎn)生了良好的效果,取得了較好的經(jīng)濟效益。

       

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