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1概述
攀枝花某有限責(zé)任公司的鋼板坯連鑄LF爐，用于對(duì)鋼水加熱時(shí)，加入合金，并對(duì)鋼水成分微調(diào)。雖然鋼水在出轉(zhuǎn)爐時(shí)加入了合金，但合金含量比較大，稱量比較粗。須在LF爐中對(duì)鋼水取樣，進(jìn)一步分析鋼水成分，加入適量合金。因此，準(zhǔn)確控制加入LF爐的合金對(duì)保證鋼水質(zhì)量，確保連澆的正常運(yùn)行有著非常重要的作用。LF爐合金加料系統(tǒng)，共8個(gè)料倉，4個(gè)稱量斗，由振動(dòng)給料機(jī)下料，工藝流程見圖1。以前由人工操作，操作工啟動(dòng)振動(dòng)給料機(jī)，觀察電子秤的顯示板，當(dāng)稱量的料快要達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止振動(dòng)給料機(jī)。雖然電子秤的精度比較高，但是由于振動(dòng)給料機(jī)的慣性和操作工的反應(yīng)時(shí)間，稱量的動(dòng)態(tài)誤差比較大，嚴(yán)重影響了連鑄坯的質(zhì)量。為此，在稱量系統(tǒng)改造中，采用PLC控制，以解決動(dòng)態(tài)誤差問題。

2系統(tǒng)配置
LF爐合金稱量系統(tǒng)只有一套，沒有備用設(shè)備，如果不能正常工作將影響連鑄的正常生產(chǎn)，為了提高系統(tǒng)的可靠性，采用PLC控制。
整個(gè)合金稱量系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)統(tǒng)計(jì)如下：數(shù)字量輸入DC24V134點(diǎn)
數(shù)字量輸出DC24V    56點(diǎn)
數(shù)字量輸出AC220V24點(diǎn)模擬量輸入4~20mA12點(diǎn)模擬量輸出4~20mA12點(diǎn)
西門子的S7-300在攀鋼公司用得比較多，考慮到備品備件，以及維護(hù)方便，采用S7-300控制。
S7-300有開關(guān)量1024點(diǎn)，模擬量64點(diǎn)，編程方便，質(zhì)量可靠，能滿足鐵合金加料控制的需要。S7-300有CP544模塊可以與連鑄過程計(jì)算機(jī)VAX通訊，另外西門子新推出的監(jiān)控軟件WinCC可用于微機(jī)，滿足工藝監(jiān)視及操作的需要，PLC的配置見圖2。

3系統(tǒng)功能
3.1電子秤
電子秤由稱重傳感器和稱重變送器組成。稱重變送器將重量信號(hào)轉(zhuǎn)換為4～20mA信號(hào)輸出給PLC，從而實(shí)現(xiàn)給料、配料的自動(dòng)控制。由于稱量斗附近空間狹窄，環(huán)境惡劣，無法采用傳統(tǒng)的砝碼標(biāo)定。因此在本次改造中電子秤的標(biāo)定采用對(duì)比法，實(shí)現(xiàn)無砝碼標(biāo)定，即用加力裝置、高精度傳感器，高精度顯示器組成標(biāo)定設(shè)備。由加力裝置對(duì)稱量斗施加一個(gè)力，將標(biāo)定設(shè)備測出這個(gè)力的大小與電子秤稱出的值進(jìn)行比較，按這種方法對(duì)電子秤的有關(guān)量值逐一進(jìn)行標(biāo)定。這種無砝碼標(biāo)定精度較高，比用砝碼標(biāo)定的勞動(dòng)強(qiáng)度減少了許多。
3.2稱量控制
控制下料量的大小是精確稱量的關(guān)鍵。給料機(jī)的下料速度與給料機(jī)的振幅及頻率成正比，振幅不能隨意調(diào)整，因此只能調(diào)頻率。頻率越快，下料量越大，反之頻率越慢，下料量越小。給料機(jī)采用富士的交交變頻器控制。變頻器的輸出頻率由PLC輸出4～20mA給定，當(dāng)PLC給出4mA時(shí)，變頻器輸出0Hz，給出20mA時(shí)，輸出50Hz。
當(dāng)稱量達(dá)到設(shè)定值的90%以前快速給料，
達(dá)到90%以后慢速給料，達(dá)到設(shè)定值時(shí)停止給料。但是給料機(jī)有慣性，即使電機(jī)停止后，仍在振動(dòng)下料。因此必須提前停止給料機(jī)，把稱量的偏差作為修正值，提前停止給料機(jī)，給料機(jī)的工作流程見圖3。

給料機(jī)的偏差具有隨機(jī)性，偏差跟原料的濕度及顆粒度有很大的關(guān)系。如果只用本次的偏差作為修正值有很大的隨機(jī)性，這次為正，下次為負(fù)，會(huì)引起偏差振蕩，使稱量更加不準(zhǔn)確。故引入一個(gè)積累修正值的算法，公式如下：
kn+1＝(4×kn+en)/5
kn－為本次稱量的修正值
en－為本次稱量的偏差
kn+1－為下次稱量的修正值
通過此算法修正后，稱量5次，稱500公斤的原料，偏差2公斤左右（不計(jì)電子秤的精度），足以滿足工藝生產(chǎn)的需要。
3.3顯示與操作
人機(jī)接口是自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要組成部分，操作人員通過人機(jī)接口獲取生產(chǎn)過程的信息，然后通過鍵盤、鼠標(biāo)操作，參與生產(chǎn)過程。自動(dòng)化控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是由CRT、鍵盤
和鼠標(biāo)組成的人機(jī)接口代替操作臺(tái)，在CRT上能夠生動(dòng)地顯示工藝流程，既能顯示整過生產(chǎn)過程，也能顯示局部的詳細(xì)情況。在一臺(tái)CRT上能夠做許多畫面，節(jié)省了控制室的面積。由于取消了操作臺(tái)，畫面變得非常重要，畫面生動(dòng)形象地反映了工藝流程，使操作很方便。
WinCC是西門子新推出的監(jiān)控軟件，可安裝在微機(jī)上，在Windows98下運(yùn)行，通用強(qiáng)，界面友好。微機(jī)通過MPI接口直接與S7-300的CPU相連，不需要特殊的CP模塊，投資比較節(jié)省。
3.4與上位機(jī)通訊
連鑄基礎(chǔ)自動(dòng)化采用貝利公司的DCS系統(tǒng)
Net90控制，上面有2臺(tái)VAX作為過程機(jī)，VAX通過以態(tài)網(wǎng)Net90相連。Net90不能與S7-300直接連網(wǎng)，只能通過RS-232相連。S7-300系統(tǒng)具有智能模塊CP544，可用于RS-232通訊。LF爐操作室與連鑄操作室相距300米，RS-232協(xié)議不能傳輸這么遠(yuǎn)的距離，中間加調(diào)制解調(diào)器，實(shí)現(xiàn)了S7-300與Net90通訊。在VAX上根據(jù)鋼水的成分分析，計(jì)算出合金的加入量，然后把數(shù)據(jù)傳送給S7-300，由S7-300完成稱量配料過程。
4結(jié)束語
攀鋼連鑄LF爐合金微調(diào)稱量控制系統(tǒng)已經(jīng)投運(yùn)了一年多，運(yùn)行狀況良好。配料時(shí)間由原來的12min縮短到現(xiàn)在的4min，稱量精度為2%，控制精度為1%，操作方便，控制品質(zhì)好，稱量參數(shù)修改簡便，畫面功能完善可靠，故障率低，維護(hù)方便，工作量少，保證了LF爐合金加料的精度，對(duì)提高鋼種的質(zhì)量和保證轉(zhuǎn)爐的正常生產(chǎn)發(fā)揮了十分重要的作用。

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