钢铁厂配料控制系统的功能特点和配置选型.doc

钢铁厂配料控制系统功效特点和配置选型
本文介绍了某钢铁厂事业配料控制系统关键功效, 特点, 工作原理, 控制方法和配置选型。
　　多年来, 中国钢铁冶炼行业发展快速, 烧结矿是炼铁主原料, 而配料技术工艺是影响烧结矿质量关键步骤, 各称量设备只有达成一定精度才能确保矿质量。
传统烧结工艺中关键依靠工作经验进行调整, 存在以下几方面问题:
D不能适时进行调整配比, 生产效率较低。
D因为缺乏计量设备, 人为影响原因较多, 物料不能很好控制, 浪费现象严重, 生产成本大大提升, 不合格率较多, 造成大量废品。
D因为物料粉尘污染较严重, 严重影响工人身体健康。近几年来, 钢铁厂工业过程自动化程度越来越高及大家对环境保护意识增强, 变频技术以其优异性能, 在中国外得以广泛应用。
二、 配料控制系统关键功效及特点
1、 控制系统关键功效
A监控功效: 对皮带称配料过程瞬时流量、 日累计、 月累计、 年累计等参数进行检测和监视;
A画面显示: 经过计算机显示器可显示配料过程中相关控制参数运行情况, 以及显示实时配料曲线和表格;
A打印管理: 可随时打印配料报表, 方便保留和查询;
A通讯功效: 工控机与PLC和配料称重仪表之间进行可进行双向数据及信息交换;
A数据处理: 系统可自动对采集信号进行运算处理, 并输出到对应控制量;
A控制功效: 依据操作前对应设定值, 自动控制设备正常运行, 包含PID调整;
A报警功效: 上位机以画面方法和声光信号方法对多种参数超限或设备状态异常进行报警。
2、 钢铁厂配料控制系统关键特点
A在配料系统结构上采取中小型集散控制系统, 实现了“分散控制, 集中管理”, 克服了“危险集中”问题;
A上位机和下位机相对独立。含有手动、 自动、 半自动切换功效, 联机时, 相互间按特定协议互通信息, 脱机时, 单台秤可独立实现工艺闭环过程控制;
A上位机远离操作现场, 提升了系统稳定性, 改善了操作职员作环境;
A下位机选择可编程控制器, 含有很强抗干扰能力, 编程简单易于掌握, 能在恶劣环境中长久可靠运行;
A采取PID调整, 提升配料系统配料精度, 并能依据生产要求, 设置最好工作开关时序, 很好处理料头料尾问题, 自动修改系统物料配比;
三、 配料系统结构及工作原理
1、 控制系统总体组成拓扑图及系统原理图
　　　本系统由一套PLC系统和一套上位机监控系统组成。PLC系统由一个S7-300主站和13个称重配料仪表作为从站及专用通讯电缆组成, 主站与从站经过PROFIBUS-DP通讯, 上位机监控系统采取 WindowsProfessional ServerSP2操作系统, 安装西门子STEP7编程软件及WINCCV6.0组态软件。
控制系统总体组成拓扑图及系统原理图以下所表示:
系统原理图
B上位机: 对整个系统进行实时监控, 画面显示和报表打印;
B PLC: 实现配料自动控制;
B配料仪表: 用于配料PID调整及瞬时流量和累计流量等参数显示;
B控制柜: 用于系统逻辑控制和供配电;
B现场手操箱: 用于现场单台设备启停控制。
2、 系统运行方法: 每一台配料称设手动, 半自动, 自动三种控制方法
　　　B手动时, 将现场控制箱和仪表箱转换开关都打到手动位置, 由现场控制箱上启停按钮、 电位器、 频率表等实现控制, 由称量仪表显示物料瞬时量及累积量。关键用于网络系统故障PLC控制系统发生故障或其它原因, 需要进行手动检修试车工作情况下应急操作。
　　　B半自动时, 将现场控制箱和仪表箱转换开关都打到自动位置, 由现场控制箱上启停按钮、 频率表、 称重显示仪表等实现控制, 能够经过称重仪表设定配方自动调整配料量, 显示物料瞬时量及累积量。关键用于不需要上位控制时。
　　　B全自动时, 将仪表箱转换开关打到联动位置, 由上位机控制皮带启停, 动态显示各物料量、 皮带运行状态、 多种报警指示, 各配料量由上位机依据工艺要求统一设定, 可进行采集和处理各配料控制回路来称量信号与开关量状态, 实现整个系统皮带秤给料、 称量检测、 料量调整, 选择和切换料仓等配料过程自动控制。此时现场手动控制系统不起作用, 完全经过中控室进行操作。
3、 自动运行系统开启和停止
四种方法: 次序开启、 次序停止、 紧急停止、 同时开启
B次序开启:用于系统首次开启或者次序停止后系统再开启, 次序开启功效能够控制参与配料给料设备根据皮带运行方向按一定时间间隔依次开启, 确保料头能够对齐。
B次序停止: 用于期望长时间停车场所, 这么能够确保输送皮带上物料都运输洁净, 使皮带处于物料状态, 而且能够确保料尾对齐。
B紧急停止: 用于发生紧急情况全部参与配料设备立刻停止运行场所。
B同时开启: 用于急停后再开启, 能够使系统在上一次“断点”处接着往下运行, 就像没有发生过任何事情一样。
注意: 不能随便, 无次序点击这四个按钮, 必需按操作要求来操作。
4、 物料量控制
　　　B当某种物料量所需配比确定后, 将其作为设定值输入上位机, 经网络传输给称重仪表。物料落到称重皮带上, 其重量由称重传感器检测, 取得物料流量（测量值）反馈电压信号（0～30mV）到称量控制仪表并运算成为PV目前值, 经PID运算再输出4～20mA控制信号至变频器, 以此改变其U／F输出值, 从而改变皮带速度来控制物料量大小, 实现自动配料。
B物料配比控制: 本系统给料任务来自上位机配比输入与计算进行控制, 立即多种原料工艺参数输入计算机, 由计算机直接对各料种进行设定和配比协调。
B自动倒仓控制:同一个物料分别装于多个料仓中(如精矿粉),在生产中只用到其中部分料仓给料,要求在某一正在给料料仓发生故障(无料、 堵料、 机械故障等)时,控制系统依据程序设定,自动开启一满足条件且没有参与配料料仓给料系统。
B燃料流量值自动调整: 设备顺停时, 因为精矿粉总量伴随料仓逐一降低, 这时, 程序自动逐步降低燃料下料量, 以确保原配比不变。
四、 系统设备选型
1、 网络系统选型
上位工控机: 研华IPC610 P4 17彩显,
C CPU: P42.8G
C内存: 256M
C硬盘: 80G
CCD-ROM:SONY DVD
PLC系统:CPU选择西门子CPU315-2DP。含有以下功效:
　　　C含有较大容量工作存贮器, 可用于大量I/O配置。两个通讯口, 可用于MPI多点通讯及Profibus-DP分布式通讯。
C含有最高187.5千位/S数据传输能力, 字操作时间<1uS,工作存贮器128K字节。
C编程软件采取STEP7.V5.3,含有丰富编程指令和结构模块, 以及强大组网能力。
C含有扩展通讯功效, 最多可带32个扩展模块, 每个扩展单元8个称重模块, 也就是说除主机架外, 可扩展3个机架。
软件设置: 操作系统选WindowsProfessional SP2,上位机运行西门子WINCCV6.0组态软件,PLC编程软件选择西门子STEP 7 V5.3。
组态软件功效:
　　　实现对全系统控制管理以及进行系统运行界面图形组态。运行期间上位机完成系统人-机对话、 监控界面显示、 报警处理和显示、 生产数据处理和报表输出。
2、 配料秤选型
　　　配料秤集机械、 电气、 仪表一体, 是对散装物料进行连续输送、 计量理想设备。并可依据现场要求, 实现用动、 自动、 联动控制方法。是烧结、 焦化、 原料、 水泥配料等生产工艺中必选设备。依据工艺要求, 选择江苏天秤LB-PP-P系列皮带秤。
组成
由秤重桥架、 速度传感器和积算器组成。
配料秤原理
　　　装有载荷传感器称重桥架、 安装于输送机纵梁上, 称重桥架支承称重托辊, 检测皮带上物料重量, 产生一个正比于皮带载荷电气输出信号。速度传感器直接连在从动滚筒上或者大直径托辊上, 提供一系列脉冲, 每个脉冲表示一个皮带运动单元, 脉冲频率正比于皮带速度, 积算器从载荷传感器和速度传感器接收输出信号, 用电子方法把皮带运动和皮带载荷相乘, 并深入处理经过输送机物料总重量, 将其转换成选定工程单位, 经过对时间计算, 同时产生一个瞬时流量值。累计总量与瞬时流量分别在显示器上显示出来。
结构特点
C 秤重桥架采取16#槽钢整体焊接成型, 抗变形;
C 采取环形裙边皮带, 有效预防撒料;
C 机架尾轮采取包胶托辊;
C 采取美国优异技术-橡胶轴支承, 可靠, 免维护;
C 含有完善内外清扫器, 确保皮带清洁;
C 加电流输出接口, 可输出与流量成正比4-20 mA电流;
C 通讯接口可选: 标准RS485、 Modbus、 Profibus接口。
技术指标
C称量范围: 1～6000t/h
C皮带输送机倾角: ≤18度
C皮带速度: 0.1～4m/s
C皮带宽度: 300～mm
3、 现场仪表
　　　钢铁厂烧结配料系统现场仪表直接接收秤重传感器、 测速传感器信号, 然后经过处理, 把结果经过Profibus总线、 I/O接口与S7-300设备相连。该称重仪表可挂壁安装, 也可就地安装在称重设备旁, 操作方便、 抗干扰能力强。
特点
C压铸铝合金外壳, 防尘、 防静电、 抗干扰能力强;
C双行汉字、 四行英文背光液晶显示;
C硬件电路软件化, 降低焊点, 提升仪表长久稳定性;
C五键操作, 简单易学;
C内有智能PID调整功效;
C提供Modbus、 Profibus、 CAN等通讯;
C控制方法多样化, 可用于恒速配料方法、 调速配料方法、 同时调整配料方法以及双速调速配料方法等多个配料场所;
C模拟量、 开关量输入输出;
C10V传感器供桥电压+毫伏输入+电流输入（重量）+开关量+控制量+重量输出+流量输出。
技术指标
C精度: Ⅲ级
C线性度: ±0.003%
C温度: -30℃-+55℃
C湿度: ﹤90%
C电源:AC220V -15%~+10% 50HZ±2%
4、 变频器
变频器选择施耐德ATV71系列变频器
出色性能
C最高可达220%过力矩。
C异步电机有传感器或无传感器磁通矢量控制。
C在线自动调整(FVC)。
C速度或力矩控制。
C输出频率最高可达1000 Hz。
C无传感器电机控制。
可扩展能力
C基础设备带有丰富功效: 应用程序功效、 输入/输出、 通信网络,
C这些能够经过以下各项实现深入扩展:
C输入/输出扩展卡。
C编码器接口卡。
C通信卡。
C内置可编程控制卡(Controller Inside)。