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本文將介紹微機(jī)配料儀表控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能：
     微機(jī)配料控制系統(tǒng)是水泥行業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程控制方面應(yīng)用計(jì)算機(jī)起步最早的領(lǐng)域，早在90年代初，國(guó)家重點(diǎn)支持和推薦的微機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目中生料微機(jī)配料的開(kāi)發(fā)、應(yīng)用最廣。配料過(guò)程在水泥生產(chǎn)工藝過(guò)程中至關(guān)重要，提高配料系統(tǒng)控制和計(jì)量的準(zhǔn)確度，使系統(tǒng)功能更加符合每一個(gè)工廠特定條件下工藝裝備情況和管理者的要求，始終是我們追求的目標(biāo)。總結(jié)多年來(lái)在微機(jī)配料控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、應(yīng)用、維護(hù)中所積累的經(jīng)驗(yàn)，向大家推薦介紹一種性能卓越的多功能微機(jī)配料控制系統(tǒng)，同時(shí)也可適用于鋼鐵、化工、醫(yī)藥等其它行業(yè)，需要多種物料有一定配比的場(chǎng)合。

多功能微機(jī)配料控制系統(tǒng)的三大特點(diǎn)，本系統(tǒng)是在用戶長(zhǎng)期使用微機(jī)配料控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)不斷完善和擴(kuò)充功能，不斷改進(jìn)和優(yōu)化而來(lái)。

1.系統(tǒng)可以與多種不同類(lèi)型的電子秤配套
       本系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是在電子秤選配方面所表現(xiàn)的靈活性，它可以充分滿足用戶特定的配料工藝條件，自由配置各種不同類(lèi)型的電子秤，組成高精度的計(jì)量控制系統(tǒng)。電子秤的選取不僅取決于對(duì)控制精度的要求，同時(shí)在很大程度上還與各廠的生產(chǎn)工藝條件密切有關(guān)。對(duì)石灰石、粘土、鐵粉、煤等一般顆粒狀或半顆粒狀物料的計(jì)量，無(wú)論采用哪一種電子秤都能很好適應(yīng)。但在生料配料中若添加了粉煤灰成分，或是水泥中大量采用粉煤灰作混合材時(shí)，對(duì)于這種具有流動(dòng)性的粉狀物料，如果再選用皮帶秤就顯然不恰當(dāng)了。最好的解決辦法是將此類(lèi)物料的計(jì)量，單獨(dú)改用密封性能較好的輸送設(shè)備如電子螺旋絞刀秤。對(duì)熟料而言則最好配用斗式秤，以適應(yīng)熟料高溫的特點(diǎn)。
采用多功能微機(jī)配料控制系統(tǒng)，用戶完全可以根據(jù)自己的工藝要求，不受限制地自由選擇不同的皮帶秤、斗式秤和螺旋絞刀秤進(jìn)行最合理的搭配、組合。也可根據(jù)用戶要求配用各種調(diào)速秤，甚至是核子秤。只要通過(guò)簡(jiǎn)單的秤群定義，就能使不同類(lèi)型的電子秤在各自最優(yōu)的控制方式下協(xié)同運(yùn)行。這種獨(dú)特的設(shè)計(jì)，使多功能微機(jī)配料控制系統(tǒng)具有相當(dāng)大的靈活性，它幾乎能適應(yīng)任何用戶的不同使用條件，而不需要再對(duì)系統(tǒng)電控部分的軟硬件作任何大的改動(dòng)。

2.雙懸臂電子秤是實(shí)現(xiàn)高精度計(jì)量的可靠保證
        本系統(tǒng)第二個(gè)特點(diǎn)是配用了系列化的產(chǎn)品──雙懸臂電子秤。我們可提供三種基本配置：雙懸臂皮帶秤，雙懸臂斗式秤和雙懸臂螺旋絞刀秤。其特點(diǎn)是完全消除了秤的四角誤差，準(zhǔn)確度高，穩(wěn)定性好。 就配料系統(tǒng)中普遍采用電子秤而言，早期的單懸臂皮帶秤和斗式秤因其計(jì)量精度較低，使用中揚(yáng)塵較大、可靠性較差已逐步淘汰。本系統(tǒng)推薦配套使用的是TDC(PCS)型雙懸臂皮帶秤，對(duì)于斗式秤，我們采用了特制的高精度的雙懸臂傳感器，而我們的螺旋絞刀秤也是裝置在雙懸臂的秤臺(tái)之上，以達(dá)到完全相同的功效。經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)期的運(yùn)行考驗(yàn)，目前這類(lèi)雙懸臂秤的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)普遍被大家所接受。

3.操作簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大的系統(tǒng)控制軟件
        本系統(tǒng)第三個(gè)特點(diǎn)是配備了功能強(qiáng)大、實(shí)用性能很好的應(yīng)用軟件。我們十分重視系統(tǒng)軟件功能上的完善，如果說(shuō)硬件設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)高指標(biāo)的基本條件，那么加上一個(gè)好的軟件往往更能取得事半功倍的效果。我們通過(guò)長(zhǎng)期的現(xiàn)場(chǎng)工作，深入實(shí)際，傾聽(tīng)用戶意見(jiàn)乃至第一線操作人員的反饋信息，不斷改進(jìn)。最后完成的版本可稱(chēng)得上是經(jīng)過(guò)了千錘百煉，其功能已得到大大加強(qiáng)。

雙懸臂電子秤的計(jì)量原理
        在工業(yè)生產(chǎn)中使用的電子皮帶秤有好幾種類(lèi)型，品種繁多，但大都存在著計(jì)量準(zhǔn)確度不易保證等問(wèn)題。以推廣應(yīng)用較多的單懸臂皮帶秤為例，該秤的計(jì)量原理是基于單杠桿的靜力矩平衡，對(duì)同一物體，傳感器的輸出信號(hào)將隨其重心位置的移動(dòng)而變化。換言之，作為一種計(jì)量設(shè)備，當(dāng)單懸臂秤以連續(xù)方式工作時(shí)，必須要求皮帶上分布物料的重心相對(duì)于秤的支點(diǎn)和傳感器的平衡力點(diǎn)的位置確定不變，否則傳感器的輸出信號(hào)就可能是虛假的，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中也將因此而作出不正確的調(diào)節(jié)?？梢?jiàn)，若要保證單懸臂秤的計(jì)量精度，就必須保證秤面上分布物料的重心位置保持恒定不變，由于客觀存在給料設(shè)備的不穩(wěn)定性、物料顆粒的不均勻性，以及皮帶跑偏等種種原因，要想動(dòng)態(tài)保證皮帶上分布物料的重心位置不變，這在實(shí)際上是很難做到的。
雙懸臂秤的結(jié)構(gòu)主要由秤臺(tái)和秤體兩大部件組成。秤臺(tái)實(shí)際是皮帶輸送機(jī)，也可安裝其它類(lèi)型的輸送機(jī)，秤體是秤臺(tái)的支承杠桿系統(tǒng)。秤臺(tái)通過(guò)四個(gè)支腳和彈簧板吊掛，被懸掛在秤體的兩個(gè)承重杠桿上，在未安裝荷重傳感器時(shí)，秤臺(tái)呈懸浮狀態(tài)。
雙懸臂秤是全彈性支承結(jié)構(gòu)的電子秤，采用雙杠桿原理，計(jì)量精度較高。傳感器的受力只和杠桿比和物料重量有關(guān)，而與物料在秤體皮帶上的分布狀態(tài)無(wú)關(guān)。秤體機(jī)架堅(jiān)固、耐磨損，秤的初期性能可以長(zhǎng)期保持穩(wěn)定、可靠。雙懸臂秤的靜態(tài)計(jì)量準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5%，動(dòng)態(tài)優(yōu)于1.0%。
雙懸臂電子秤是一種系列化產(chǎn)品，它的品種齊全。電子皮帶秤共有六種規(guī)格，相應(yīng)提高了物料計(jì)量精度，適合單秤臺(tái)時(shí)產(chǎn)量1～60噸。斗式秤也有多種規(guī)格。對(duì)于粉煤灰等粉狀物料的配料可用雙懸臂絞刀秤，在高溫條件下使用還可采用鋼板秤或者圓盤(pán)秤結(jié)構(gòu)。其中，絞刀秤不適合間斷給料運(yùn)行方式，而只能采用連續(xù)調(diào)節(jié)控制。

功能豐富的控制軟件
      多功能微機(jī)配料控制系統(tǒng)的軟件功能豐富，可以滿足用戶多方面的要求。系統(tǒng)具有完善的運(yùn)行、報(bào)警記錄，各項(xiàng)數(shù)據(jù)均能在線查詢(xún)和打印，并且擴(kuò)充了通道切換、班次自動(dòng)轉(zhuǎn)換等輔助功能。完善的數(shù)據(jù)庫(kù)和報(bào)表功能。本系統(tǒng)具有較完整的數(shù)據(jù)記錄、統(tǒng)計(jì)報(bào)表功能，滿足企業(yè)生產(chǎn)管理需要。各類(lèi)報(bào)表包括：
班運(yùn)行報(bào)表：包括每班開(kāi)始、結(jié)束運(yùn)行的時(shí)間，按配方設(shè)定控制目標(biāo)值，各臺(tái)秤的運(yùn)行數(shù)據(jù)，配料產(chǎn)量和磨機(jī)平均臺(tái)時(shí)產(chǎn)量等。
日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表：內(nèi)容同上，還可分班次進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。累計(jì)統(tǒng)計(jì)報(bào)表：指定起訖日期、時(shí)間內(nèi)的單秤和累計(jì)產(chǎn)量，按物料的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)和配比。
報(bào)警記錄報(bào)表：包括報(bào)警分類(lèi)統(tǒng)計(jì)、報(bào)警次數(shù)和報(bào)警等待時(shí)間，即微機(jī)發(fā)出報(bào)警至操作者作出鍵盤(pán)響應(yīng)的累計(jì)時(shí)間。修改配方、查詢(xún)和打印報(bào)表均能在線進(jìn)行。
操作者可在線對(duì)正在使用的配方進(jìn)行修改或重新輸入，經(jīng)確認(rèn)后系統(tǒng)即按新配方運(yùn)行。上述各類(lèi)報(bào)表均可實(shí)現(xiàn)在線查詢(xún)和打印，不必退出控制運(yùn)行過(guò)程。在線查詢(xún)中還包括各秤的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償系數(shù)等項(xiàng)內(nèi)容，便于操作者掌握系統(tǒng)運(yùn)行情況。

多樣化的數(shù)學(xué)計(jì)算方法。

本系統(tǒng)程序經(jīng)過(guò)改進(jìn)，提供三種不同的AD采樣電壓與重量之間的數(shù)學(xué)計(jì)算方法，可供用戶選擇。“線性回歸”能較好地克服電子皮帶秤在標(biāo)定過(guò)程中因外部因素，例如振動(dòng)引起的隨機(jī)誤差，使整定結(jié)果有更好的適應(yīng)性。“曲線擬合”對(duì)校正傳感器的非線性特別有效，可根據(jù)不同情況比較選用。以上均適用于各類(lèi)皮帶秤。對(duì)于連續(xù)PID調(diào)節(jié)方式的控制通道，系統(tǒng)還允許將其設(shè)定為用“吸收值法”計(jì)算輸送機(jī)負(fù)載，該通道就可以配用核子秤計(jì)量。本系統(tǒng)多功能的特點(diǎn)在此得到最充分的體現(xiàn)，以滿足用戶的特殊需要。改變計(jì)算方法后可直接運(yùn)行，不必重新標(biāo)定。 

高性能的實(shí)時(shí)補(bǔ)償功能。
其一，本系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)中對(duì)于間斷給料運(yùn)行方式的皮帶秤，控制運(yùn)行過(guò)程的每一個(gè)周期設(shè)計(jì)為12秒，理論值每小時(shí)運(yùn)行300秤，人工輸入重量或用百分比設(shè)定產(chǎn)量時(shí)均按此計(jì)算。由于運(yùn)行過(guò)程中包含自動(dòng)檢零，特別是在配用微機(jī)速度較慢時(shí)，周期可能延長(zhǎng)，或因報(bào)警而使系統(tǒng)處于等待狀態(tài)，都會(huì)造成運(yùn)行秤數(shù)不足，實(shí)際配料量將低于目標(biāo)值。
我們引人“產(chǎn)量修正系數(shù)”的概念，可對(duì)此進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償。在運(yùn)行中磨機(jī)的實(shí)際臺(tái)時(shí)產(chǎn)量與設(shè)定值相比，一般偏差均能控制在小于0.5%的范圍內(nèi)。
其二，在給料過(guò)程中，電子秤不可避免會(huì)受到物料沖擊的影響，這種沖擊量的大小與物料粒度、粘滯性和料倉(cāng)壓力有關(guān)，都是隨機(jī)變化的。對(duì)此，我們采用了自適應(yīng)調(diào)節(jié)技術(shù)，使系統(tǒng)的控制性能得到進(jìn)一步提高。
 

靈活的通道切換功能
當(dāng)正在使用的某一個(gè)A/D、D/A模擬量通道，D/O開(kāi)關(guān)量輸出通道出現(xiàn)故障時(shí)，用戶可隨時(shí)調(diào)用“秤群定義”子菜單操作功能，簡(jiǎn)單地把故障通道修改為備用通道號(hào)，并將其硬件連接線切換到相應(yīng)的端子上，系統(tǒng)就能即刻恢復(fù)繼續(xù)運(yùn)行。該功能在電振觸發(fā)板，或微機(jī)I/O板卡個(gè)別通道出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，處理故障特別方便而快捷。

實(shí)用的班次自動(dòng)轉(zhuǎn)換功能。
用戶可根據(jù)本廠作息制度設(shè)定交接班時(shí)間，三班制、四班制或四班三運(yùn)轉(zhuǎn)等具體交接方式。系統(tǒng)在運(yùn)行中能按照設(shè)定的排班表自動(dòng)轉(zhuǎn)換班次，即使在兩次運(yùn)行中存在停磨的間隔時(shí)間也無(wú)妨。有了這個(gè)功能，日?qǐng)?bào)表和月報(bào)表中的分班次統(tǒng)計(jì)就能輕而易舉地實(shí)現(xiàn)，并且準(zhǔn)確無(wú)誤不受人為操作的影響。

系統(tǒng)的通訊聯(lián)網(wǎng)功能
      隨著自動(dòng)化技術(shù)在水泥行業(yè)中的不斷普及，有不少工廠已經(jīng)在生產(chǎn)過(guò)程中采用了PLC控制系統(tǒng)。多功能配料控制系統(tǒng)可作為它們的子系統(tǒng)，通過(guò)通訊接口使之與全廠控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。這樣就可以充分利用原有自動(dòng)配料系統(tǒng)的成熟技術(shù)，避免不必要的二次開(kāi)發(fā)。針對(duì)中小水泥企業(yè)的特點(diǎn)，綜合考慮系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性，我們選擇確定如下方案：
本配料系統(tǒng)的運(yùn)行具有集中和分散兩種操作方式：在集中方式下，配比設(shè)定、物料瞬時(shí)量和累計(jì)量顯示，包括來(lái)自配料系統(tǒng)的報(bào)警和報(bào)警應(yīng)答都能在主控室的監(jiān)控機(jī)上實(shí)現(xiàn)；而對(duì)不經(jīng)常使用的秤體標(biāo)定、系統(tǒng)檢測(cè)等功能則仍在配料機(jī)上進(jìn)行。在分散方式下，配料微機(jī)的主要運(yùn)行參數(shù)都能在系統(tǒng)主機(jī)上進(jìn)行監(jiān)視和記錄。這樣涉及系統(tǒng)和軟件的修改工作量最小，完全能滿足使用要求。利用PLC作為通訊控制中心，主控機(jī)與配料系統(tǒng)微機(jī)通過(guò)PLC進(jìn)行實(shí)時(shí)的雙向數(shù)據(jù)傳輸。既充分利用了PLC通訊接口的高可靠性能，又能避免上位機(jī)組態(tài)軟件對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE之間接口的限制，簡(jiǎn)單而實(shí)用。在通訊連接上采用了自行研制的完全電隔離的RS-422長(zhǎng)線驅(qū)動(dòng)接口，使兩機(jī)之間的接地很容易處理，并能實(shí)現(xiàn)帶電插拔，在線更換。在軟件上增加數(shù)據(jù)校驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)通訊出錯(cuò)診斷，保證傳輸信息正確無(wú)誤。同時(shí)，在通訊一旦出錯(cuò)時(shí)，配料微機(jī)仍能按原指令繼續(xù)運(yùn)行。在系統(tǒng)集中控制狀態(tài)下，還設(shè)置了實(shí)時(shí)時(shí)鐘校對(duì)功能，以保持雙機(jī)時(shí)鐘同步。
系統(tǒng)配置及主要性能
      多功能微機(jī)配料控制系統(tǒng)包括雙懸臂全彈性支承電子秤，工業(yè)控制機(jī)、專(zhuān)用接口控制電路和凈化電源等四大部分組成。系統(tǒng)應(yīng)用軟件功能齊全，漢字顯示，圖形清晰，操作簡(jiǎn)單。工業(yè)控制機(jī)、彩色顯示器、電路部分和凈化電源安裝在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜內(nèi)，機(jī)柜分為8路、12路、16路三種規(guī)格。在不使用DA調(diào)節(jié)功能時(shí)最多可配置16臺(tái)TDC(PCS)雙懸臂皮帶秤。也可用一臺(tái)微機(jī)控制兩臺(tái)磨機(jī)生產(chǎn)，開(kāi)啟和停止均為獨(dú)立控制，互不影響。在一機(jī)兩磨時(shí)，每臺(tái)磨最多可配用8臺(tái)秤。
當(dāng)用戶選用連續(xù)給料方式運(yùn)行時(shí)，需要啟用系統(tǒng)的DA調(diào)節(jié)功能。若使用調(diào)速秤，每臺(tái)秤需要使用兩個(gè)A/D輸入端口采樣，一臺(tái)秤實(shí)際要占用兩個(gè)通道，因此最多可全部使用8臺(tái)DA調(diào)節(jié)的調(diào)速秤。
系統(tǒng)進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，對(duì)不同類(lèi)型的秤執(zhí)行兩個(gè)不同的控制過(guò)程：
1. 對(duì)帶有電振給料機(jī)的雙懸臂皮帶秤，采取連續(xù)運(yùn)行、間斷給料的方式運(yùn)行，由微機(jī)檢測(cè)秤的負(fù)載，通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸出控制電振機(jī)的通斷，控制給料。
2. 對(duì)其它類(lèi)型的調(diào)速皮帶秤或絞刀秤，則是利用微機(jī)同時(shí)檢測(cè)秤體負(fù)載和秤的運(yùn)行速度，通過(guò)模擬量輸出信號(hào)控制給料量大小或秤臺(tái)輸送機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速，進(jìn)行連續(xù)PID自動(dòng)調(diào)節(jié)。
盡管以上兩種方式的控制過(guò)程完全不同，但參與配比的各種物料秤均能聯(lián)動(dòng)工作，以保證配比穩(wěn)定。對(duì)操作者而言，只需使用前在秤群定義中加以簡(jiǎn)單設(shè)定而已。
系統(tǒng)主要性能如下：
1. 計(jì)量精度與秤面上物料分布狀態(tài)無(wú)關(guān)，無(wú)四角誤差。也即計(jì)量精度與給料均勻與否無(wú)關(guān)，與皮帶或絞刀的運(yùn)轉(zhuǎn)速度穩(wěn)定與否無(wú)關(guān)，因而不要求物料具有線性的輸送特性。
2. 在間斷給料的皮帶秤或斗式秤控制中，采取延時(shí)稱(chēng)重方式，保證計(jì)量準(zhǔn)確，避免應(yīng)物料沖擊和滯后造成的誤差，動(dòng)態(tài)精度優(yōu)于其它類(lèi)型的皮帶秤。根據(jù)使用實(shí)踐，一般只需要用標(biāo)準(zhǔn)砝碼進(jìn)行靜態(tài)標(biāo)定后，就可投入正常運(yùn)行。不強(qiáng)調(diào)必須通過(guò)實(shí)物動(dòng)態(tài)標(biāo)定，就能確保計(jì)量精度，大大方便了操作。
3. 采用隨動(dòng)跟蹤技術(shù)，保證配比連續(xù)穩(wěn)定。
無(wú)論在何控制方式下運(yùn)行，在設(shè)定控制目標(biāo)值與實(shí)際給料量之間，不可避免地總會(huì)存在一定誤差。誤差的積累勢(shì)必會(huì)影響物料配比的連續(xù)穩(wěn)定性。為消除這一誤差的影響，本系統(tǒng)采用隨動(dòng)跟蹤技術(shù)將上一秤（周期）的誤差累計(jì)到下一秤（周期）的隨動(dòng)目標(biāo)值中進(jìn)行逐秤補(bǔ)償，使誤差對(duì)設(shè)定配比的影響減至最小。
4. 隨著系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)間加長(zhǎng)，秤體、傳感器、放大電路等設(shè)備，器件會(huì)發(fā)生時(shí)間漂移和溫度漂移，造成計(jì)量不準(zhǔn)。本系統(tǒng)采用定時(shí)中斷方式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢零和扣除秤底，始終保證計(jì)量的準(zhǔn)確性。
5. 系統(tǒng)在生產(chǎn)工藝過(guò)程中出現(xiàn)故障后即時(shí)發(fā)出報(bào)警，并判斷故障原因以及故障發(fā)生部位。如斷料、堵料、空倉(cāng)、過(guò)載、堵轉(zhuǎn)等。系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警后處于待命狀態(tài)，配料過(guò)程暫停，完全避免了某種物料出現(xiàn)斷料的可能。

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