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本文詳細(xì)介紹山西焦化廠配煤過(guò)程中，由電子皮帶秤稱量系統(tǒng)、調(diào)節(jié)器、變頻器及上住機(jī)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的控制原理、系統(tǒng)組成及實(shí)現(xiàn)功能。
1，引言
配煤生產(chǎn)工藝是焦化行業(yè)焦炭生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，配合煤的質(zhì)量直接影響焦炭的質(zhì)量。煉焦配合煤是利用多種不同性質(zhì)的單種煤按一定比例配合而成，因此．控制好配煤比具有極其重要的意義。
2，現(xiàn)有設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中存在的問(wèn)題
(1)在用設(shè)備陳舊簡(jiǎn)陋，采用加減圓盤(pán)給料機(jī)套筒、增加減小轉(zhuǎn)盤(pán)刮板開(kāi)度，人工調(diào)節(jié)給定量。這種操作方法落后、不可靠、精度低；煤的流量大小受煤塔煤量、轉(zhuǎn)盤(pán)刮板機(jī)速度或套簡(jiǎn)開(kāi)度的影響，人工控制轉(zhuǎn)盤(pán)刮板或套筒開(kāi)度，必然精度低，影響配比的準(zhǔn)確性。
(2)用人工跑盤(pán)稱量的方法來(lái)計(jì)算檢測(cè)配比量，造成勞動(dòng)強(qiáng)度大，檢測(cè)結(jié)果滯后，不能及時(shí)地進(jìn)行配比調(diào)節(jié)；在要求小量配比量的情況下，無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
3，自動(dòng)配煤系統(tǒng)的構(gòu)成
我山西焦化廠對(duì)3焦?fàn)t使用的1～9配煤槽進(jìn)行自動(dòng)配煤改造，自動(dòng)配煤系統(tǒng)于1998年3月投入使用，取得了良好的效果。
國(guó)內(nèi)焦化行業(yè)配煤采用自動(dòng)控制系統(tǒng)的較多，基本都由兩太部分組成：檢測(cè)部分和控制部分。檢測(cè)部分有皮帶電子秤、沖板流量計(jì)、核子秤等不同形式；控制部分有振動(dòng)給料機(jī)、可控硅調(diào)速、滑差電機(jī)調(diào)速等形式。根據(jù)山西焦化廠的煤種和設(shè)備的實(shí)際情況，檢測(cè)部分選用皮帶電子秤，控制部分選用變頹調(diào)速器。
3·1，DCS系統(tǒng)組成
DCS系統(tǒng)的硬件組成如下圖所示，主要由5部分組成。
①JGc-49喂料秤
稱量系統(tǒng)是自動(dòng)配煤系統(tǒng)的關(guān)鍵，測(cè)量的準(zhǔn)確與否直接影響控制精度。本系統(tǒng)選擇了徐州三原公司的JGC～40喂料秤，它有兩個(gè)特點(diǎn)：稱重橋架部分獨(dú)具特色的杠扦設(shè)計(jì)采用柜形結(jié)構(gòu)使表面積灰達(dá)到最小，剛性強(qiáng)；秤的支點(diǎn)采用特制無(wú)磨擦橡膠支點(diǎn)，具有防水、防蝕、防震等特點(diǎn)。傳力結(jié)構(gòu)為一次傳力，無(wú)配重，減少非線性誤差。傳感器為二次密封，在安裝、使用、維修時(shí)減少損壞因素速度傳感器連接在從動(dòng)滾筒上，消除了皮帶打滑所產(chǎn)生的誤差。
②二次儀表(201積算器)
全數(shù)字化操作，數(shù)字處理、積分、累加具有最佳無(wú)漂移的穩(wěn)定性，所有指令全部通過(guò)按鍵輸人，簡(jiǎn)單方便，而且皮帶秤儀表對(duì)故障有自檢和記錄功能，并帶有RS232、RS485通訊接口。輸運(yùn)機(jī)部分采用硫化接頭環(huán)形膠帶，主從動(dòng)滾筒為包膠鼓形，一次調(diào)整不跑偏，可減小對(duì)計(jì)量的影響。
(3)WEST-8100調(diào)節(jié)器
采用從英國(guó)WEST公司進(jìn)口的8100型智能調(diào)節(jié)器，具有可選的P、PI、PID等控制方法、自整定自適應(yīng)功能、半雙工通訊接口RS一485、手動(dòng)／自動(dòng)無(wú)擾切抉、本地／遠(yuǎn)程設(shè)定值輸入功能、內(nèi)部參數(shù)停電保持等主要功能。
④ACSS01變頻器
ACS501變頻器為ABB公司生產(chǎn)，采用新穎的高速開(kāi)關(guān)元件IGBT、高功能16位微處理器，運(yùn)用PWM控制方式。內(nèi)部參數(shù)為三級(jí)菜單，操作方便，具有強(qiáng)大的應(yīng)用宏程序，頻率范圍寬、調(diào)速穩(wěn)定、啟動(dòng)力矩小。
⑤PLC(可編程邏輯控制器)
采用歐姆龍CQM1型，具有體積小、速度高、柔性化等特點(diǎn)，在配料過(guò)程中主要進(jìn)行可逆皮帶秤機(jī)位置轉(zhuǎn)動(dòng)方向、報(bào)警燈指示、運(yùn)行指示、稱重喂料／給料設(shè)備的啟／停、料頭、料尾的處理。
⑥上位機(jī)
采用研華IPC一610工控機(jī)，主要與201積算器進(jìn)行通訊．實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理功能，與8100調(diào)節(jié)器進(jìn)行通訊．實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算和下達(dá)配比功能。
3·2，DCS系統(tǒng)工作原理
本配料系統(tǒng)依據(jù)計(jì)算機(jī)集做控制系統(tǒng)的構(gòu)成原則而設(shè)計(jì)，即控制分級(jí)、危險(xiǎn)分散、管理集中。其基本工作原理為：在圓盤(pán)給料設(shè)備下方安裝的皮帶電子秤完成物料的計(jì)量變速工作，當(dāng)物料通過(guò)秤體時(shí)，重量信號(hào)和速度信號(hào)被送到二次儀表，通過(guò)信號(hào)放大一A／D轉(zhuǎn)換一運(yùn)算得出流量和累重，同時(shí)輸出一個(gè)正比于流量的4—20mA電流信號(hào)到多功能調(diào)節(jié)器，訶節(jié)器經(jīng)過(guò)PID運(yùn)算輸出一個(gè)4—20mA的電流調(diào)節(jié)信號(hào)給變顙器，由變頻器調(diào)節(jié)圓盤(pán)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，以實(shí)現(xiàn)給料量的大小。
在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)控制主要由訶節(jié)器或上位機(jī)下達(dá)配比量。對(duì)測(cè)量出的物料流量與設(shè)定量進(jìn)行比較，由調(diào)節(jié)器給出一個(gè)調(diào)節(jié)量給變頻器，調(diào)節(jié)圓盤(pán)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，根據(jù)需求量的大小調(diào)節(jié)給定量的大小，通過(guò)整個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)的反復(fù)調(diào)節(jié)直到最佳控制狀態(tài)。
可編程控制器實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的聯(lián)鎖，使系統(tǒng)運(yùn)行起來(lái)更加可靠，工業(yè)PC通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分別對(duì)皮帶電子秤、調(diào)節(jié)器、PLC進(jìn)行通訊，PC機(jī)按配料工藝實(shí)現(xiàn)過(guò)程以動(dòng)態(tài)畫(huà)面形式反映上料、配料、送料及相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，運(yùn)行中出現(xiàn)超限故障時(shí)，將出現(xiàn)漢字報(bào)警提示，井啟動(dòng)報(bào)警器(聲、光)報(bào)警，或者停機(jī)或換倉(cāng)。
3·3，系統(tǒng)軟件(包括C語(yǔ)盲、UCDOS漢字系統(tǒng)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊軟件)
山西配煤系統(tǒng)軟件擔(dān)負(fù)著數(shù)據(jù)采集與控制，包括201儀表、調(diào)節(jié)器及PIC的數(shù)據(jù)采集與整理，有存儲(chǔ)、顯示、打印、報(bào)表、核定、現(xiàn)場(chǎng)小車(chē)位置、科倉(cāng)料位、下達(dá)配比等功能。系統(tǒng)軟件采用集成界面，提示用戶可采用的功能組態(tài)。用戶只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的操作，便可以使用及熟悉本系統(tǒng)，在程序設(shè)計(jì)中采用模塊化方式，使程序可讀性強(qiáng)、移植性強(qiáng)。具體功能有：系統(tǒng)畫(huà)面、多功能菜單、控制狀態(tài)、歷史趨勢(shì)、配比、故障登錄、打印報(bào)表、幫助信息等。
3-4，系統(tǒng)主要性能指標(biāo)
①單機(jī)電子皮帶秤計(jì)量精度：±1／200
②系統(tǒng)控制精度：±1／l00
③系統(tǒng)最大配煤能力：500t／h
④工業(yè)網(wǎng)絡(luò)配置：波特率：375kbps／62．5kbps；傳輸距離：1．2km；節(jié)點(diǎn)數(shù)：28點(diǎn)
4，使用效果
本配煤系統(tǒng)無(wú)需人工跑盤(pán)進(jìn)行測(cè)量，大大提高了測(cè)量精度，能快速準(zhǔn)確地按配比量要求進(jìn)行配量；同時(shí)，套筒可提升至最高位置、圓盤(pán)刮板調(diào)到最大開(kāi)度，這樣可大量減少斷流量和堵塞現(xiàn)象。由于應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，可進(jìn)行人工無(wú)法調(diào)整的大配量或小配量的操作，單機(jī)最小配量可達(dá)200克／秒。系統(tǒng)可在幾分鐘內(nèi)改變配比，大大縮短了人工跑盤(pán)進(jìn)行配比調(diào)節(jié)的時(shí)間，能較好地適應(yīng)配比頻繁改動(dòng)和煤槽更換的變化，同時(shí)可降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，變頻器的應(yīng)用可節(jié)約電能，減小對(duì)電機(jī)的傷害利用上位機(jī)下達(dá)配比時(shí)，在一個(gè)或多個(gè)煤槽發(fā)現(xiàn)斷流或流量減少時(shí)，計(jì)算釓可根據(jù)下達(dá)的配比量迅速自動(dòng)調(diào)整其它煤槽的相應(yīng)的配量，確保配比的準(zhǔn)確可靠，這是人工無(wú)法實(shí)現(xiàn)的功能。本系統(tǒng)自投運(yùn)以來(lái)，測(cè)量準(zhǔn)確，控制效果良好。配煤準(zhǔn)確度達(dá)到100%，比人工跑盤(pán)提高了10%，為穩(wěn)定3焦?fàn)t的焦炭質(zhì)量起到了重要作用。

作者：邱燦洪

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