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1　 前　 言

目前 ,國內(nèi)中小高爐槽下稱量系統(tǒng) ,大多由重量傳感器、變送器、數(shù)顯調(diào)節(jié)儀、傳感器、激勵

電源等幾部分組成 ,系統(tǒng)組成復(fù)雜 ,連線多 ,安裝維護(hù)很不方便。而做為稱量系統(tǒng)關(guān)鍵的變送器

(以下稱原變送器 ) ,大多是普通的毫伏信號放大器 ,存在的主要問題有: ( 1)無法解決零點(diǎn)變化

引起的稱量誤差 , ( 2)無法解決傳感器線性不好引起的稱量誤差 , ( 3)無法解決余振量引起的上

料誤差 , ( 4)校秤復(fù)雜 , ( 5)安裝維護(hù)困難。針對上述存在的問題 ,利用 89C51單片機(jī) ,結(jié)合數(shù)字

變送、顯示、調(diào)節(jié)及傳感器并聯(lián)等技術(shù) ,再充分考慮煉鐵工藝的要求 ,開發(fā)了一種適用于高爐稱

量系統(tǒng)的智能重量變送調(diào)節(jié)器 (以下稱新型變送器 ) ,現(xiàn)簡介如下。

2　 工作原理

適用于高爐稱量系統(tǒng)的新型變送器的工作原理如圖所示。

新型變送器以 89C51為系統(tǒng)核心 ,不揮發(fā) RAM存放掉電后需保護(hù)的各種參數(shù) ,稱重系統(tǒng)的傳感器 (一般為 3～ 4個 )通過接線盒并聯(lián) ,橋壓接至儀表的橋壓輸出端 ,輸出接至儀表的輸入端。 根據(jù)提供給傳感器橋壓值和傳感器靈敏度的不同 ,傳感器輸出信號 (也就是變送器的輸入 )也不同 ,一般不超過 30mV。該信號經(jīng)濾波放大 ,再經(jīng) V /F轉(zhuǎn)換送入 89C51處理。處理后通過 8255接口電路經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換輸出模擬量信號 ,同時送顯示。 經(jīng)功能軟件運(yùn)算處理后 ,決定是否發(fā)出料滿信號 ,通過鍵盤設(shè)定參數(shù)或進(jìn)行各種功能操作 ,微處理器監(jiān)控電路監(jiān)控故障狀態(tài)。

智能重量變送調(diào)節(jié)器原理框圖

3  性能特點(diǎn)

3. 1　 稱量精度高

高爐稱量用的料斗 ,因天氣、料的質(zhì)量等眾多原因 ,放完料后 ,料斗內(nèi)有時殘存一些料 ,皮重是變化的 ,如果不及時在每次放完料后進(jìn)行調(diào)零去皮 ,不可避免地會產(chǎn)生稱量誤差。例如: 如果是下雨天 ,料斗壁上會逐漸沾上一些粉塵 ,而天晴干燥后 ,又會慢慢掉下 ,皮重變化較大 ,直接影響稱量的準(zhǔn)確性。為解決此問題 ,新型變送器設(shè)計(jì)了自動調(diào)零功能 ,每次放完料后 ,延時一會兒 ,自動調(diào)零去皮 ,從而保證了稱量的準(zhǔn)確性。 從理論上講 ,重量傳感器的輸出應(yīng)是線性的 ,但實(shí)際上當(dāng)遇到傳感器線性較差時 ,如果不對其校正 ,自然會產(chǎn)生稱量誤差 ,為此新型變送器中增加了非線性校正功能 ,很好地克服了由傳感器非線性引起的誤差。通過增設(shè)以上兩種功能(自動調(diào)零、非線性校正 ) ,稱量精度大大提高 ,可達(dá)到誤差小于 0. 2% FS。

3. 2　 上料準(zhǔn)確 ,處理速度快

原變送器不具有余振量跟蹤功能。例如: 某稱量料斗要求的料滿值為 1000kg,由于給料的振動篩停電以后 ,還要振動一段時間 ,也就是說還要有一些料振下來 ,所以設(shè)定料滿值時不能設(shè) 1000kg,這就需要操作工仔細(xì)觀察 ,如果余振量為 100kg,設(shè)定料滿值就應(yīng)為 900kg。 但是 ,余振量是變化的 ,隨著大料倉存料的變化 ,料的粒度的變化 ,以及天氣、氣候等原因 ,余振量都會變化 ,操作工需經(jīng)常來調(diào)整。若操作工責(zé)任心強(qiáng) ,觀察仔細(xì) ,調(diào)整及時 ,則上料誤差會少些。但大多數(shù)人設(shè)定完后 ,很少觀察調(diào)整 ,造成較大的累計(jì)誤差 ,直接影響爐況的穩(wěn)定和生產(chǎn)。對于高爐來說 ,最終要求的是上料準(zhǔn)確 ,稱量準(zhǔn)確只是基礎(chǔ)。 在保證了稱量準(zhǔn)確后 ,要保證上料準(zhǔn)確 ,必須解決振量問題。 為此 ,新型變送器在設(shè)計(jì)時增加了余振量自動跟蹤功能 ,只要按要求設(shè)定完上料的料滿值后 ,勿需考慮余振量 ,新型變送器將會自動提前停振 ,靠余振達(dá)到要求的料滿值 ,從而保證了上料的準(zhǔn)確性。另外 ,上料的準(zhǔn)確與否還與處理速度有很大關(guān)系 ,為保證控制給料振篩的料滿信號及時發(fā)出 ,將處理速度提高到 5次 /s。

3. 3　 自動校秤

計(jì)量儀表需要定期校正。原變送器的校正是一件非常繁重、復(fù)雜的工作。例如個 2t的秤 ,調(diào)完零點(diǎn)后 ,需要壓上 2t砝碼調(diào)量程 ,量程調(diào)完后 ,零點(diǎn)又變了 ,卸下 2t砝碼再調(diào)零點(diǎn) ,零點(diǎn)調(diào)了 ,量程又變了 ,又要壓上 2t砝碼再調(diào)量程 ,如此反復(fù)多次 ,是一件很繁重的體力勞動 ,且需很長時間 ,特別是在生產(chǎn)時 ,校秤很難實(shí)現(xiàn)。 新型變送器具有智能性 ,通過軟件編程 ,具有了自動校秤功能 ,只需加載一次砝碼 (勿需加到滿量程 ) ,即可完成校秤工作 ,大大減輕了校秤的勞動強(qiáng)度。

3.4　 安裝維護(hù)方便 ,可靠性高

如前所述 ,原稱量系統(tǒng)組成復(fù)雜 ,連線多 ,安裝維護(hù)十分不便。新型變送器將變送、顯示、調(diào)節(jié)及傳感器激勵電源集于一體 ,免去了儀表間相互連線等復(fù)雜工作 ,安裝維護(hù)十分方便 ,從新變送器引四根線 (兩根信號線 ,兩根橋壓線 )至傳感器接線盒 ,即可實(shí)現(xiàn)一個稱量系統(tǒng) (傳感器并聯(lián) )。新型變送器和原變送器相比 ,硬件上增加了微處理器監(jiān)控電路 ,料滿輸出電路采用了光電隔離技術(shù) ,軟件上采取了抗干擾措施 ,從而大大提高了儀表的可靠性。另外 ,新型變送器具有標(biāo)準(zhǔn)的模擬量輸出信號 ( 0～ 5V, 1～ 5V, 0～ 10mA, 4～ 200m A任選 )、料滿繼電器輸出信號 ,這

使它與計(jì)算機(jī)、電氣等組成自動給料控制系統(tǒng)成為可能。

4　 結(jié)束語

1996年 8月至 1997年底 ,已有 50多臺新型變送器被應(yīng)用于各種生產(chǎn)條件下的中小高爐稱量系統(tǒng)中。實(shí)踐證明 ,自動調(diào)零、非線性校正等功能 ,充分保證了稱量的準(zhǔn)確性;自動跟蹤余振量功能 ,保證了料滿信號的準(zhǔn)確、及時發(fā)出 ,從而保證了上料的準(zhǔn)確性;自動校秤功能大大減輕了校秤這一繁重的體力勞動的強(qiáng)度。

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