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根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)過程的要求和燒結(jié)礦質(zhì)量的要求，精確配料是十分重要的。 燒結(jié)生產(chǎn)實踐證明，配料發(fā)生偏差是影響燒結(jié)過程正常進行和燒結(jié)礦產(chǎn)質(zhì)量的重要因素。如：固體燃料配入量波動 0．2％，會使燒結(jié)礦的強度和還原性受到影響，燒結(jié)礦的含鐵量和堿度波動就會影響高爐爐溫和造渣制度，嚴重時，會引發(fā)高爐懸料、崩料現(xiàn)象。本文著重介紹燒結(jié)配料系統(tǒng)運用智能稱量系統(tǒng)與帶死區(qū) PID 控制算法來實現(xiàn)精確配料的控制過程。

1 系統(tǒng)控制概述

燒結(jié)配料控制以智能稱量系統(tǒng)的物料流量檢測為基礎(chǔ)。將檢測的物料流量傳送給 PLC ， 在 PLC 中經(jīng)過 PID 的調(diào)節(jié)運算，并根據(jù)配比值給出各寬帶和螺旋給料機的電機控制頻率并輸出給變頻器，通過變頻器來控制寬帶和螺旋給料機的電機速度，從而控制物料的流量變化。其框圖如圖 1 。

2 智能稱量系統(tǒng)

2．1 智能稱量系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)

本文所述燒結(jié)配料系統(tǒng)是由 13 個寬帶和 2 個螺旋給料機構(gòu)成。要確保燒結(jié)配料成分的穩(wěn)定， 13 個寬帶和 2 個螺旋的流量控制是關(guān)鍵。 在流量的采集上配料系統(tǒng)使用了拉姆齊公司的XR－2105P 型流量控制儀。我們知道，當輸送機輸送物料時，測量皮帶稱上每單位長度的載荷值 q （ kg／m ）與皮帶在同一時刻的運行速度 V （ m／s ）相乘，所得結(jié)果即物料的瞬時流量： q · v （ kg／s ）。因物料輸送的不均勻性和皮帶速度隨時間的變化， 所以在 T 時間間隔的累積流量可以用以下積分式表示： W＝q （ t ） V （ t ） dt 。式中： W－T 時間間隔內(nèi)所輸送物料的累計量 （ kg 或 t ）； T－ 物料通過稱的時間（ s 或 h ）； q （ t ） －皮帶單位長度上的物料重量（ kg／m或 t／m ）； V （ t ） －物料在皮帶上的運行速度（ m／s ）。從式中可以看出，只要保證 q （ t ）· V （ t ）的乘積不變，就可以保證物料流量的恒定， 即隨皮帶上物料重量的變化控制皮帶運行速度做出相應(yīng)的調(diào)整，就可以保證物料流量的恒定。 在本系統(tǒng)中皮帶秤的速度是恒定不可調(diào)的， 所以要控制流量的恒定只能調(diào)節(jié)皮帶上物料重量，而重量的改變又只能通過改變變頻器的頻率，以求改變寬帶和螺旋下料的速度。

2．2 變頻器 MB＋ 網(wǎng)絡(luò)控制

每次在變頻器上電前或故障后，首先進行初始化，該部分的控制程序由 PLC 完成，其程序框圖如圖 3 。

13 個寬帶和 2 個螺旋調(diào)節(jié)給料用變頻器由通信卡接入MB＋ 網(wǎng)，在每臺變頻器的擴展卡上設(shè)置硬件節(jié)點地址，設(shè)定通信協(xié)議、方式及接受和發(fā)送的字節(jié)數(shù)；同時定義 PLC 內(nèi)的通信協(xié)議、方式及接受和發(fā)送的字節(jié)數(shù)。 PLC 內(nèi)使用 PEER COP 向變頻器“ WRITE ”命令，包括啟停操作、電機正反轉(zhuǎn)控制、過程調(diào)節(jié)控制、故障控制等；用GLOBAL 向變頻器“ READ ”狀態(tài)，包括電流、電壓、轉(zhuǎn)速等信息，了解變頻器及電機的運行狀態(tài)。

3 給料 PID 調(diào)節(jié)控制

給料 PID 調(diào)節(jié)主要通過變頻器調(diào)節(jié)寬帶或螺旋電機轉(zhuǎn)速，以改變下料量。傳統(tǒng)的 PID 控制方法是無法達到穩(wěn)度、精度要求的。因此采取帶死區(qū)的 PID 控制來避免控制作用過于頻繁，消除由于頻繁動作及現(xiàn)場振動所引起的振蕩系統(tǒng)超調(diào)，造成下料量不穩(wěn)定。 控制原理是，物料的瞬時流量反饋值 y(k)[q · v （ kg／s ） ]與計算機給定值 r(k) 進行比較，再通過 PLC 里的帶死區(qū)的 PI 調(diào)節(jié)，由變頻器控制寬帶或螺旋的速度，來達到穩(wěn)定物料的要求。其控制框圖如圖4。

3．1 帶死區(qū) PID 控制算法原理

帶死區(qū)的 PID 控制算式為：

式中，e(k) 為位置跟蹤偏差，e（k）＝r（k）－y（k）， r（k）為計算機給定量，y（k）瞬時流量反饋值； e0是一個可調(diào)參數(shù)，其具體數(shù)據(jù)可根據(jù)實際控制對象的工藝要求或?qū)嶋H經(jīng)驗確定。 若e0 值太小，會使控制動作過于頻繁，達不到穩(wěn)定被控對象的目的；若e0太大，則系統(tǒng)將產(chǎn)生較大的滯后， 系統(tǒng)的快速性下降而達不到工藝要求。 帶死區(qū)的控制系統(tǒng)實際上是一個非線性系統(tǒng)，當｜e（k）｜≤｜e0｜時，數(shù)字調(diào)節(jié)器輸出為零；當｜e（k）｜≥｜e0｜時，數(shù)字輸出調(diào)節(jié)器有PID 輸出。

注意：在實際應(yīng)用中，帶死區(qū)的 PID 控制器通過 PLC 內(nèi)建軟模塊實現(xiàn)。

3．2 控制特點

在此系統(tǒng)控制中，在同一干擾信號作用下，對傳統(tǒng) PID 控制器和帶死區(qū)的 PID 控制器進行仿真。

從仿真結(jié)果來看，帶死區(qū) PID 調(diào)節(jié)比傳統(tǒng)的 PID 調(diào)節(jié)具有良好的響應(yīng)速度，能夠?qū)ΜF(xiàn)場造成的波動實行快速的調(diào)整，但是其不足的地方仍然存在靜差， 但是這個靜差是完全在工藝要求范圍內(nèi)；而傳統(tǒng)的 PID 調(diào)節(jié)不僅有 20％ 左右的超調(diào)，而且系統(tǒng)響應(yīng)相對較慢這樣一但遇到波動就會造成配料不均勻以至造成燒結(jié)礦質(zhì)量下降。

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