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0  前言

如今配料幾乎涉及到工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域, 特別在建材、 化工和冶金領(lǐng)域中尤為廣泛。但我國(guó)的配料系統(tǒng)仍以人工方式為主, 稱重精度低, 生產(chǎn)效率不高, 而一些化工原料對(duì)人體健康有嚴(yán)重危害。隨著微機(jī)性能、 價(jià)格和軟件水平的不斷提高, 開(kāi)發(fā)出適用的配料稱重系統(tǒng)在技術(shù)上已可行 [ 1] 。近年來(lái)逐漸盛行的失重秤配料方式配料系統(tǒng), 較傳統(tǒng)的皮帶秤配料方式具有計(jì)量準(zhǔn)確、 維護(hù)簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。一般采用 STD 總線工控機(jī)或 PC 總線工控機(jī)對(duì)配料秤進(jìn)行控制。

 

1  系統(tǒng)組成

失重秤配料系統(tǒng)有三個(gè)相互獨(dú)立的裝有稱重傳感器的料斗, 分別裝有不同的料, 可以同時(shí)下料, 下方的皮帶將物料傳送到攪拌機(jī), 攪拌均勻后輸出。

該控制所需系統(tǒng)硬件為: PC 工控機(jī)、 PT 650 稱重顯示器、 稱重傳感器、 PCLD- 885 板卡、 PCL -720 板卡、 PCL - 782B 板卡、 RS232/ 485 轉(zhuǎn)接卡、RS- 485總線。軟件由 Visual Basic 610 管理控制軟件和 Access2000 數(shù)據(jù)庫(kù)組成。

失重秤配料系統(tǒng)的通訊實(shí)現(xiàn)功能采用 Visual Basic 610 開(kāi)發(fā), 具有實(shí)用性能好、 可靠性高、 操作簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。

數(shù)據(jù)庫(kù)采用 Accesss2000 建立, 用于存儲(chǔ)生產(chǎn)參數(shù)、 生產(chǎn)過(guò)程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)報(bào)表等數(shù)據(jù), 具有建庫(kù)簡(jiǎn)單、 快捷的特點(diǎn)。

 

2  主要技術(shù)指標(biāo)及系統(tǒng)功能

傳感器精度為 ? 0105%; 配料精度為 ? 015%;全系統(tǒng)實(shí)施互鎖。

失重秤配料系統(tǒng)具有檢測(cè)、 顯示、 控制、 通信及輸入打印等功能。系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)各項(xiàng)工藝參數(shù), 檢測(cè)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況及通信故障檢測(cè)。動(dòng)態(tài)的工藝流程顯示畫(huà)面, 操作人員可以通過(guò)彩色顯示器直觀地監(jiān)視整個(gè)配料控制過(guò)程, 包括料倉(cāng)輸送設(shè)備的工作狀態(tài)、 秤量數(shù)據(jù)、 混合機(jī)和各種工藝閘、 閥門的工作狀態(tài)等; 系統(tǒng)能實(shí)時(shí)顯示各項(xiàng)工藝參數(shù)及工作運(yùn)行圖, 包括工藝流程圖、 設(shè)備的控制圖、 配料料方表及記錄表( 稱料記錄、 報(bào)警記錄、 料方記錄等) ?？刂乒δ馨? ①互鎖功能 配料系統(tǒng)由多種設(shè)備構(gòu)成, 為避免發(fā)生堆料、 堵料、 廢料等事故, 運(yùn)行中各設(shè)備間須互鎖; ② 順起、 順停 皮帶機(jī)、 混合機(jī)按一定順

序啟動(dòng)、 停止;③ 延時(shí)停止 如果提升機(jī)存有余料, 勢(shì)必造成提升機(jī)下次啟動(dòng)時(shí)的載荷過(guò)大, 損壞提升機(jī)設(shè)備, 因此必須采用延時(shí)停止; ④稱重配料時(shí)配料控制器具有快加、 慢加控制及過(guò)沖量自整定等功能, 確保稱重快速、 準(zhǔn)確; ⑤強(qiáng)啟、 急停 為了便于維護(hù)、 維修設(shè)備, 并能迅速處理事故, 系統(tǒng)設(shè)有設(shè)備強(qiáng)行啟動(dòng)和強(qiáng)行停止開(kāi)關(guān)。

在功能操作上, 本系統(tǒng)具有界面全漢化、 功能設(shè)置靈活、 系統(tǒng)智能化程度高等特點(diǎn)。

上位機(jī)除了下達(dá)初始工藝參數(shù)和控制指令外,還參與稱重和配料的實(shí)時(shí)控制過(guò)程, 即上位機(jī)處于聯(lián)機(jī)工作狀態(tài)。

系統(tǒng)數(shù)據(jù)交換、 記錄全部基于 Access 數(shù)據(jù)庫(kù),SQL 語(yǔ)言數(shù)據(jù)訪問(wèn)提高了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和安全性。

 

3  水泥生產(chǎn)配料計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)實(shí)例

在贛州水泥粉磨廠水泥生產(chǎn)線中, 配料是水泥生產(chǎn)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近年來(lái), 配料采用了微機(jī)配料新技術(shù), 以期提高配料生產(chǎn)的合格率。但若采用一般的皮帶秤配料系統(tǒng), 由于在原理上為動(dòng)態(tài)計(jì)量方式, 其精度受機(jī)械振動(dòng)、 物料沖擊、 皮帶跑偏、 零點(diǎn)飄移等因素的影響, 使得計(jì)量誤差和累計(jì)計(jì)量誤差較大。鑒于此, 我們?cè)谖宅F(xiàn)有配料系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上, 針對(duì)原設(shè)計(jì)在應(yīng)用中存在的信息管理系統(tǒng)功能簡(jiǎn)單、 缺少動(dòng)態(tài)工藝流程界面( 直觀性差) 等問(wèn)題, 研制了高性能的失重稱微機(jī)配料系統(tǒng) [2] 。

贛州水泥粉磨廠現(xiàn)有一條年產(chǎn) 414 萬(wàn) t 的水泥生產(chǎn)線, 工藝上要求將三路熟料、 一路石膏和一路混材按一定重量配比進(jìn)行配料, 配好的混料經(jīng)球磨機(jī)加工后即為水泥。主要的性能指標(biāo)為: 五路配料, 年產(chǎn) 414 萬(wàn) t; 配料精度< ? l%; 具有手動(dòng)與自動(dòng)切換功能, 動(dòng)態(tài)在線顯示給定下料量、 實(shí)際下料量和累計(jì)總下料量; 系統(tǒng)具有打印生產(chǎn)參數(shù)功能。

本次設(shè)計(jì)的水泥生產(chǎn)配料計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是一套用于生產(chǎn)水泥的自動(dòng)化電子配料、 控制裝置, 具有產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)良穩(wěn)定、 生產(chǎn)成本低、 環(huán)保性能良好、 工業(yè)化生產(chǎn)等特點(diǎn), 由工控機(jī)、 操作臺(tái)及配電柜等組成, 能夠按照給定的配方, 自動(dòng)、 連續(xù)地控制各部分物料稱量、 投料、 攪拌和出料。本配料系統(tǒng)在計(jì)量過(guò)程中, 采用動(dòng)態(tài)配料、 靜態(tài)計(jì)量的方法。

 

3．1  硬件構(gòu)成

為了保證整個(gè)控制系統(tǒng)的可靠性, 上位機(jī)選用研華工控機(jī), PCLD- 885 板卡、 PCL - 720 板卡、PCL- 782B 板卡、 RS232/ 485 轉(zhuǎn)接卡。因?yàn)楣た貦C(jī)和置于操作臺(tái)中的多臺(tái)稱重配料儀距離很近, 采用RS- 485 串行通訊協(xié)議。光隔離開(kāi)關(guān)量輸入/ 輸出卡用于生產(chǎn)流程控制和生產(chǎn)過(guò)程輸入。

稱重配料儀不但具有一般電子稱的所有功能,還可以設(shè)定某些參數(shù)。其主要功能是通過(guò)串行口接收工控機(jī)發(fā)送的各種物料的稱量值, 在接收到工控機(jī)開(kāi)始稱料的命令后, 稱重配料儀根據(jù)程序進(jìn)行稱重配料, 并同時(shí)將程序進(jìn)程和物料凈重發(fā)送給工控機(jī), 實(shí)現(xiàn)稱重配料功能。

3．2  軟件設(shè)計(jì)

3.2.1  數(shù)據(jù)庫(kù)

數(shù)據(jù)庫(kù)采用 Access2000 建庫(kù)。

3．2.2  部分流程圖及監(jiān)控軟件

上位機(jī)軟件在 Windows 2000 環(huán)境下, 采用 V- isual Basic 610 版編寫(xiě), 實(shí)現(xiàn)全漢化用戶界面。程序由運(yùn)行監(jiān)控、 參數(shù)設(shè)定、 配方管理、 物料管理、 客戶管理及各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表打印等模塊組成, 具有界面友好、操作簡(jiǎn)單、 功能強(qiáng)大等特點(diǎn)。

3.2.2.1  運(yùn)行監(jiān)控

運(yùn)行監(jiān)控界面可以直接顯示現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)行情況。系統(tǒng)得電后, 將/ 自動(dòng)/ 手動(dòng)0旋鈕轉(zhuǎn)至/ 自動(dòng)0狀態(tài), 點(diǎn)擊屏幕上的/ 啟動(dòng)0按鈕啟動(dòng)系統(tǒng), 進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行。屏幕上將動(dòng)態(tài)顯示當(dāng)前的生產(chǎn)配方數(shù)據(jù)、 各料實(shí)際下料數(shù)據(jù)和其他設(shè)備如料斗下料、 皮帶、 拌缸運(yùn)行情況等。

 

3.2.2.2  參數(shù)設(shè)定

通過(guò)參數(shù)設(shè)定界面, 可以方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中重要參數(shù)的修改, 如各延時(shí)時(shí)間、 拌缸攪拌參數(shù)和配料參數(shù)等。此外, 在參數(shù)設(shè)定界面中還包括了對(duì)秤稱量范圍進(jìn)行標(biāo)定的功能。

3.2.2.3  配方管理

在配方管理界面中, 用戶可以根據(jù)需要, 對(duì)配料過(guò)程中可能用到的配方進(jìn)行“選擇”、 “增加”、 “修改”、 “刪 除”等一系列的操作。

3.2.2.4  物料管理

管理物料進(jìn)料和進(jìn)行物料用量統(tǒng)計(jì)。

3.2.2.5  客戶管理

可進(jìn)行用戶管理, 記錄生產(chǎn)操作者信息、 各生產(chǎn)操作者水泥生產(chǎn)原料用量等, 供生產(chǎn)管理人員使用。

3.2.2.6  統(tǒng)計(jì)報(bào)表打印

方便用戶對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的數(shù)據(jù)歸檔, 如生產(chǎn)記錄、 配料記錄和物料消耗情況進(jìn)行打印輸出。

 

4  提高精度和生產(chǎn)速度的技術(shù)措施

主要是通過(guò)提高稱重配料儀的稱量精度和速度實(shí)現(xiàn), 這是在保證生產(chǎn)速度的條件下節(jié)約原材料和確保溫水泥質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。

4.1  A/ D 轉(zhuǎn)換器

為了保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集精度, 選用 24 位 A/

D 轉(zhuǎn)換器, 該轉(zhuǎn)換器采用 2- $轉(zhuǎn)換技術(shù), 具有高精

度、 低噪聲、 抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。

4.2  自動(dòng)配料控制方法

影響配料誤差的因素有: 料斗門或螺旋給料器的動(dòng)作滯后時(shí)間和空中余料( 沖量) 的隨機(jī)變化。故對(duì)不同類型的物料, 應(yīng)采用不同的辦法。

4.2.1  石膏、 混材

采用變速給料, 以減少?zèng)_量影響。稱量時(shí), 先高速給料, 達(dá)到設(shè)定值的 90% 左右后, 自動(dòng)變?yōu)榈退倥淞? 實(shí)現(xiàn)下料精給。

4.2.2  熟料

采用大小閘口和逐次逼近的精稱方法。粗稱時(shí)大小閘口全開(kāi), 快速達(dá)到關(guān)閘值( 設(shè)定值) 可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定空中余量最大值) 后關(guān)閉閘口, 穩(wěn)定后根據(jù)與目標(biāo)值的差值自動(dòng)計(jì)算出脈沖補(bǔ)料時(shí)間, 然后用小閘口補(bǔ)料, 一般經(jīng)過(guò) 1~ 2 次補(bǔ)料即能完成精稱配料。

采用以上措施, 可以提高稱量精度, 且保證生產(chǎn)速度。

 

5  結(jié)論

采用 VB610 軟件開(kāi)發(fā)的、 適合于冶金、 建材、 化工等行業(yè)實(shí)現(xiàn)配料全自動(dòng)化系統(tǒng), 可保證較高的配料精度, 人機(jī)界面豐富、 友好, 控制方便靈活, 運(yùn)行可靠。該系統(tǒng)成本低, 自動(dòng)化程度高, 運(yùn)行穩(wěn)定, 免維護(hù), 減小勞動(dòng)強(qiáng)度, 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率, 具有推廣價(jià)值。

 

[參考文獻(xiàn)]

[ 1] 朱金平. 基于 VB環(huán)境下開(kāi)發(fā)的配料稱重系統(tǒng)[ J] . 微計(jì)算機(jī)信息, 2003, 19( 1) : 36- 38.

[ 2] 章浙根, 等. 一種高性能水泥生產(chǎn)配料自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[ J]. 南方冶金學(xué)院學(xué)報(bào), 1998, 19( 1) : 41- 44.

 

 

 

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