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2004年3月，我們對一煉鋼轉爐合金配料秤進行低成本自動化改造,采用新型內墊耐磨襯板的固定式料斗+校驗平臺+PGM系列稱重模塊+智能稱重儀表+氣動閥門+變頻調速+PLC控制+主控計算機+數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡信息的設計。其稱重裝置和控制部分均釆用國內外的先進產品，在稱量裝備方面設計創(chuàng)新、技術先進;在控制軟件方面釆用國內最新的模塊化結構，并利用Win-dows2000Professional操作系統(tǒng)、SiemensStepS7v5.2、SiemensWinCC開發(fā)軟件和ViualBasic等高級語言編程及數(shù)據(jù)庫的建立。PT-PN-1900型稱重儀表顯示重量數(shù)據(jù)，并以Profibus-DP總線通訊方式將稱重儀表的重量信號送PLC,達到控制合金配料量，通過自主開發(fā)的控制運行應用軟件，十分成功地組成了一套新穎的稱重檢測與自動控制系統(tǒng),實現(xiàn)了一煉鋼轉爐合金稱量、振動下料、氣動閘門開關、料量控制和數(shù)據(jù)采集等配料過程自動化。該系統(tǒng)自2004年5月投運以來，稱量準確度比改造前的±2%提高到±0.5%；配料控制精度由改造前的5%提高到1%以內。由于系統(tǒng)的成功改造，使其計量性能與自動控制技術具有國內先進水平,滿足了一煉鋼轉爐快節(jié)奏生產需要,保證了轉爐煉鋼產品質量和產能的提高，可年創(chuàng)經濟效益100多萬元。
1改造前的裝備水平
改造前，一煉鋼合金配料秤是由8個料倉（每個料倉下配置一個振動給料器）,8個料倉共用一個帶振動給料器和裝有4只稱重傳感器的稱量車及一臺DBG-2型重量變送器組成的配料系統(tǒng)。稱量時人工操作將稱量車置放于所選料倉下，開動料倉的振動給料器振動下料于稱量斗內，稱重傳感器將數(shù)據(jù)信號輸送到配料操作室的顯示器上，當顯示器的數(shù)字跳到所需重量時停止振動操作，開動稱量車至合金下料管口處，由稱量車的振動給料器振動到合金加料管道內，該系統(tǒng)存在的主要問題是：
a.稱量車軌道由于使用時間較長而變形，軌道水平度偏差大，直接影響稱量準確性。
b.由于稱量車下料斗裝置是振動下料,極易造成每次稱重后下料不干凈或漏料現(xiàn)象,影響入爐合金配料控制失準。
c.稱量車的傳感器限位裝置是采用固定可調拉桿限位方式，導致稱量斗不靈活，尤其使用時間長，結構銹蝕嚴重,導致稱量重復性能差，影響其計量準確。
d.DBZ-2型稱重儀表系電流環(huán)儀表，功能不多，抗干擾能力較差,精度得不到保證。
e.下料控制由人工操作，不能保證下料精度。
綜合上述問題，這種陳舊落后的稱量方式的最大缺點是穩(wěn)定性差,稱量不準確。作為一煉鋼廠工藝檢測過程控制和內部管理考核的關鍵測量設備，在今后的轉爐快節(jié)奏生產過程中不能在主要時間內準確地調整合金成分，嚴重制約了一煉鋼產品質量和產能的提升。所以改造勢在必行。
2改造措施
a.將現(xiàn)有的稱量車配料方式改為固定式料斗稱量裝置,在原有地點將8個料倉配置兩臺料斗秤并排在一起，料斗秤圓口下料釆用氣動閘門控制放料。
b.考慮現(xiàn)場高空惡劣環(huán)境條件，在新制稱重料斗兩側合適的位置設計專用簡易校驗平臺,以方便其稱量校準與日常維護檢修。
c.將現(xiàn)有高料倉振動器給料出口向2臺稱量料斗中心位置進行調整，以便保證其落料準確到位，稱量穩(wěn)定可靠。
d.新秤采用PLC可編程控制器，給料器和氣動閘門實現(xiàn)合金配料自動控制，操作簡單，系統(tǒng)可靠。
e.改造后的新秤結構新穎，使用可靠，計量準確度完全符合國家IV級秤使用要求。該項目自2004年4月投入使用至今,計量準確率達到100%,設備故障率降低到1%以內，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠,控制運作自如，為一煉鋼轉爐生產節(jié)能降耗、提高產品質量和產量發(fā)揮了重要作用，經濟效益顯著。
3改造后的系統(tǒng)原理與應用效果
3.1系統(tǒng)工作原理
根據(jù)圖1所示，系統(tǒng)采用兩臺靜態(tài)固定料斗秤，通過總線制PTPN-1900型稱重儀表將重量數(shù)據(jù)傳至PLC,以變頻控制料倉下料量。其中每臺儀表負責四個料倉的稱量。
3.2系統(tǒng)自動控制的設計思路與技術
系統(tǒng)釆用西門子S7-300系列。S7-300系列PLC在各種工業(yè)現(xiàn)場應用廣泛，特別是中小型應用場合。它采用模塊化設計，容易擴展并有廣泛的通訊能力，抗干擾強，穩(wěn)定可靠。網(wǎng)絡釆用以態(tài)網(wǎng)，通訊速度達10Mbo上位機釆用西門子自行開發(fā)的Wince作為監(jiān)控軟件，以實現(xiàn)對合金加料生產的全面監(jiān)控。
在該控制系統(tǒng)中，實現(xiàn)設定料流的準確下料是其最主要的功能之一，為提高其控制精度，節(jié)約下料的時間。在程序設計中，采用先快振后慢振的方法，其具體實現(xiàn)如下：
a.以60kg為快振的臨界值，當設定料量與已放下的料量相差60kg或更多時，滿足快振條件,PLC發(fā)出快振信號，讓振動給料機變頻器以快速頻率振動。
b.當設定料量與實際下料量相差小于60kg或設定料量小于60kg時，滿足慢振條件。PLC發(fā)出慢振信號，讓振動給料機變頻器以慢速頻率振動。
c.為消除振動給料機慣性的影響，在計算設定料量與實際下料量的差值時加入一個提前量。該提前量視調試情況而定,有了該提前量，振動給料機便可預先停止，以消除振動慣性帶來的稱重誤差的影響。
3.3系統(tǒng)特點與應用效果
a.2臺3500X1450x800mm的錐形料斗內壁敷設耐磨襯板，提高其使用壽命。下料口采用氣動閘門,實現(xiàn)自動控制下料。
b.在每臺料斗上部四周對稱適當位置（矩形平臺）安裝4只PGW-2稱重模塊，其上下安裝支承座中心位置符合各稱重傳感器的受力性能要求。
c.選用國內先進的梅特勒-托利多PGW系列的不銹鋼焊接密封式稱重傳感器。防護等級IP68,適應現(xiàn)場惡劣環(huán)境條件使用。同時，稱重模塊采用固定半浮動式的安裝方式，維護調試方便,并可消除料斗因熱脹冷縮帶來的稱量誤差。
d.2臺稱量料斗兩側均設計制作可承受1噸標準破碼的簡易校驗平臺裝置,方便稱量校準與周檢，確保其計量準確、可靠。
e.利用ProfiBus現(xiàn)場總線協(xié)議，將稱重顯示儀表與SiemensS7-300控制器模塊實現(xiàn)通訊，將稱重信號以數(shù)字量信號進行傳遞，既提高了快速性，又減少了誤差。
f.PLC控制采用SiemensS7-300硬件，利用結構化編程技術，由一臺稱重儀表對四個料倉分別進行稱量。

圖1臺金配料稱量自動控制系統(tǒng)工作原理圖
g.釆用PLC控制給料振動器和氣動閘門實現(xiàn)合金配料自動控制，操作簡單、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
h.改造后的一煉鋼轉爐合金配料系統(tǒng)結構新穎、性能可靠，經多次檢定，其計量準確度完全符合國家IV級使用要求。應用一年以來，計量準確率達到100%，設備故障率降低到1%,效果良好。

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