烧结配料及混料自动控制系统设计.doc

河北理工大学毕业设计说明书
目 录
摘 要 1
ABSTRACT 2
0 引 言 3
1 烧结自动控制系统概述 4
1.1烧结工艺流程 4
1.1.1 烧结工艺流程图 4
1.1.2 原料接受、贮存、准备及配料 5
1.1.3 混合、烧结、冷却 5
1.1.4 烧结成品矿系统 5
1.2烧结系统组成 5
1.3烧结自动控制系统概述 6
1.3.1 控制原则 6
1.3.2 各部分的功能 6
1.3.3 设备启动顺序 7
1.3.4 控制方式 7
1.3.5 连锁条件 7
1.5烧结自动控制系统的选型 7
1.5.1 S7-400系列PLC的特点 8
1.5.2 PLC在烧结自动化系统中的主要功能 9
1.5.3 变频器的选型 9
1.6烧结车间自动控制系统的构成 9
1.6.1 配料监控部分主要完成功能 9
1.6.2 破碎筛分系统控制主要完成功能 10
1.6.3 点火炉监控主要完成功能 10
1.6.4 烧结机系统监控主要完成功能 10
1.6.5 其他画面主要完成功能 10
1.7烧结车间低压系统 10
1.8系统自动检测项目 11
2 烧结配料及混料自动控制系统仪表选型 12
2.1仪表选型的主要依据 12
2.1.1 工艺过程的条件 12
2.1.2 操作上的重要性 12
2.1.3 自动化水平和经济性 12
2.1.4 仪表选型的原则 12
2.2检测元件的选型 12
2.2.1 压力检测仪表选型 13
2.2.2 流量测量仪表的选型 13
2.3变送单元的选型 14
2.3.1 温度变送器 14
2.3.2 压力变送器 14
2.3.3 流量变送器 14
2.4执行器的选择 15
2.5控制器选型 15
2.5.1 控制器参数的选择 16
2.5.2 控制器正反作用的选择 16
2.6显示仪表选型 16
2.7辅助设备选型 17
2.7.1 电动操作器 17
2.7.2 电线、电缆的选用 17
2.7.3 工控机的选型 17
3 烧结配料及混料自动控制系统设计 18
3.1配料及混料自动化控制统技术说明 18
3.1.1含铁原料、熔剂、燃料供应 18
3.1.2配料混合系统 21
3.2计算模型 24
3.2.1 烧结矿碱度 24
3.2.2 烧结矿MgO含量 25
3.2.3 各配入物料的湿料重和配入料总重 26
3.2.4 各物料的配比（湿）和生产中正使用的配料槽额定给料量 26
3.2.5 混合料水分 26
3.3配料控制模式 27
3.4系统设计及工艺要求 27
3.4.1 称量装置 27
3.4.2 控制方式 27
3.4.3 焦粉测水 28
3.4.4 其它原料水分监视 28
3.4.5 混合料湿度控制 28
3.4.6 对系统设计及控制的要求 28
3.5配料及混料自动控制系统 28
3.5.1 配料及混料自动控制系统功能 28
3.5.2 自动控制系统的硬件设计 30
3.7下位机软件 33
3.7.1 控制软件 34
3.7.2 电机运行控制 35
3.7.3 系统各故障的处理 37
4 应用画面及程序 43
4.1 WinCC软件系统 43
4.1.1WinCC项目工程环境 43
4.1.2WinCC运行系统 43
4.2系统控制和显示 43
4.2.1 控制方式 43
4.2.2 WINCC的设计和界面 43

4.3 上位机软件 44
4.4 系统调试 46
4.5程序设计的主要步骤 47
结束语 48
谢 辞 49
参考文献 50

IV

河北理工大学毕业设计说明书 第 50 页 共 50 页
摘 要

烧结系统控制实现从配料、混合到烧结以及除尘、能源介质等附属设施的整体控制，并通过与原料系统，高炉系统的联网数据信息交流，实现管理控制一体化。烧结车间采用集中式管理，自动化系统采用S7-400系列PLC作为控制系统的核心，变频器采用ABB公司的ACS550系列其参数的检测、控制、报警等，均由计算机控制系统实现。配料和混料系统采用PLC 计算机控制系统，主要完成电气自动化控制和仪表自动化控制，可以实现过程的监视、控制、调节以及对设备各个子系统的监控,I/O 信号 (数字量，模拟量)实现和电气控制设备及一次仪表之间的数据传递,实现管控一体化的控制,并可把采集到的信息传递到上位机。其中，烧结配料系统选用核子秤自动配料系统，采用主皮带配料方案，圆盘给料机采用变频调速方式进行控制，具体选用JRPL3定型系统，这样将控制分散而管理集中的方式，保证了系统高可靠的控制性能和管理功能。软件设计控制任务由S7-400可编程序控制器来完成，过程监视及远程操作由WINCC 来完成。

关键词：烧结，自动化，仪表，控制

Abstract

The control of sintering system realizes from in quality control of burdening, mixing, sintering and dust removal, energy lie subsidiary facilities in etc, and pass with the raw materials system, the networking data information interchange of the blast furnace system, realize management control integrates whole turn. The workshop of sintering adopt centralized type management, the automated system adopts S7-400 series PLC core as the control system, the frequency converter adopts ACS550 series of ABB Company, the measuring and controlling, alarm of its parameter，etc., realized by the computer control system. The burdening system and the mixing system adopt PLC computer control system, finish electric automation control with instrument automation controlling mainly, can realize course is monitored, controls, regulates and the control to each subsystem of the equipment, I/O signal (figure amount, analog quantity) realizing and the datum transmission between electric control equipment and once gauge a control for of data delivering, realize being in charge of accusing of integrated control, and the information that get gathering is transmitted to the location going to machine. Among them, the burdening of sintering system chooses to use the nuclear steelyard to go together with to anticipate the system automatically, adopting the main leather belt go together with to anticipate the project, the circle dish gives to anticipate the machine the adoption changes the frequency adjusts soon the way proceeds the control, choosing to use the JRPL3 already set system in a specific way, scattering about the control like this but the way that management concentrates, guaranteed the high and dependable control in system function with manage the function. The software design controls the mission to complete from the programmable preface in S7-400 controller, the process keeps watch on and the long range operates to complete from the WINCC.

Key words: sintering , automation, gauge, control

0 引 言
自上个世纪60 年代冶金自动化装备问世以来，取得了极其迅猛的发展特别是上世纪80 年代种类繁多的PLC和DCS 的出现，冶金自动化装备的可靠性和实时性、可操作性和可维护性都得到极大地改善。方便的软件编制和友好的人机界面，不断提高的性能价格比，使冶金自动化装备技术得到极快的推广和使用。“十五”期间,我国重点发展冶金生产过程自动化、工艺智能化和管理信息化技术，其中重点推广和研发技术中就有烧结过程自动化系统。
随着我国高炉冶炼技术水平的提高和生产规模的不断扩大，烧结能力日显不足。这样就大大的制约了我国钢铁产业的发展。所以我们应对烧结生产、工艺、设备的薄弱环节进行改进和完善，才能充分发挥烧结能力，推动烧结发展，以适应炼铁发展的要求。在国外电子计算机的应用几乎控制了全部烧结过程和作业，应用电子计算机可减少控制仪表，提高控制准确性，简化手续，可实现信息快速传递，从而保证工艺过程最优化。我国的钢铁工业要加快实现自动化控制的步伐以满足我国现代化发展的需要。
针对我国烧结产业现状和未来发展趋势，本设计主要针对烧结配料系统的工艺过程，设计了工艺检测流程、自动控制系统实现以及上位机监控界面。配料和混料系统采用PLC 计算机控制系统，主要完成电气自动化控制和仪表自动化控制，可以实现过程的监视、控制、调节以及对设备各个子系统的监控，I/O 信号 (数字量，模拟量)实现和电气控制设备及仪表之间的数据传递，实现管控一体化的控制，并可把采集到的信息传递到上位机，保证了系统的可靠性、稳定性及可操作性，降低了综合成本，并便于维护和升级、扩展。
本套系统考虑采用集散控制配料系统。在这个控制系统中，各仪表的数据可由计算机键盘操作实现对每台仪表的配比设定及启停动作，计算机主要承担管理工作，不直接控制配料，故计算机出现故障时可关掉计算机，此时仪表仍可独自配料，形成一个小小的闭环。画面监控可实现现场动态画面，显示设备运行状况，可以实施定值、配比、料种、时间的设定，可以进行记录的查询，显示历史实时趋势曲线，并对故障、异常情况进行记录、保存、打印和查询，所以这套系统应能很好的满足现场工艺的要求。

1 烧结自动控制系统概述
1.1烧结工艺流程
1.1.1 烧结工艺流程图

图1 烧结工艺流程图

铁矿粉在一定的高温作用下，部分颗粒表面发生软化和熔化，产生一定量的液相，并与其他未熔矿石颗粒作用，冷却后，液相将矿粉颗粒粘结成块，这个过程称为烧结。
烧结生产的工艺流程一般包括：原燃料接受，贮存及熔剂，燃料的准备，配料，混合，布料，点火烧结，热矿破碎，热矿筛分及冷却，冷矿筛分及冷矿破碎，铺底料，成品烧结矿的贮存及运出，返矿贮存等工艺环节。
1.1.2 原料接受、贮存、准备及配料
含铁原料经汽车由料场运入原料仓库。配料室设置在原料仓库内。含铁原料用2台10吨抓斗桥式起重机倒运、造堆及抓入配料槽内。
袋装生石灰采用汽车运至配料室一侧的生石灰棚进行贮存，人工拆袋后用DN450斗式提升机运入配料槽，为减少对环境的污染，在设备法兰处采用海绵垫密封。
焦粉、无烟煤用汽车运入贮煤仓内，用单梁抓斗天车装入四辊破碎机，设备能力为15t/h，可满足两台烧结机燃料用量。破碎后粒度3-0mm的可达到90%。
配料槽采用单列布置，共8个矿槽。配料采用自动控制系统，实现按规定比例定量配料的要求。
1.1.3 混合、烧结、冷却
从配料室运来的混合料，经烧结室尾部矿槽下设的高温圆盘给矿机将热返矿铺在胶带运输机的冷混合料上。机头机尾电除尘及降尘管收集的灰经烧结室灰皮带也卸到混合料胶带上,然后胶带机将全部混合料送入一次混合。
来自一次混合室的混合料用胶带机送到烧结室的混合料槽，再经φ2500mm圆盘给料机送到胶轮传动圆筒混合机进行二次混合。混合后的物料经布料器均匀地通过混合布料槽布至烧结机台车。烧结机点火使用高炉煤气和助燃风进行点火，经52m2烧结机将烧结好的烧结矿饼从机尾卸下，经φ1500*2500mm单辊破碎机破碎后给到耐热振动筛，筛上热烧结矿（大于5mm）送至68.4m2鼓风带式冷却机进行冷却。筛下热返矿（小于5mm）通过热返矿圆盘给到混合料胶带上，烧结废气经降尘管和机头电除尘器净化后进入主抽风机室，由主抽风机并经烟囱排出。
烧结矿冷却系统采用68.4m2鼓风带式冷却机将温度700℃的烧结矿冷却至100℃以下，进入冷筛室，经冷矿振动筛，筛上大于5mm的成品矿运至成品矿槽，筛下（5mm－0）由胶带运至配料室，参与配料。
1.1.4 烧结成品矿系统
冷筛上烧结成品矿经胶带机运至成品矿槽，矿槽四格，每格贮量为500t，共计2000t，作为烧结工序与炼铁工序缓冲之用。四格矿槽中有一个为汽车落地矿槽，以保证烧结工序的连续生产。由槽下胶带机将成品矿运至炼铁双排高架料槽。
1.2烧结系统组成
烧结工艺过程主要控制系统包括：
1、破碎筛分系统
2、配料系统
3、混合制粒系统
4、烧结系统
5、排矿系统
6、点火炉系统
7、水泵房系统
8、风机和除尘系统
1.3烧结自动控制系统概述
1.3.1 控制原则
本烧结系统设计的电气部分本着简单、安全、实用、可靠的原则，自动化系统配置和选型则遵循先进、可靠、适用、经济的原则，制定了烧结车间电气自动化系统的控制方案。
1.3.2 各部分的功能
⑴ 配料系统：用于烧结原料的自动配合操作，其目的是从配料槽排出的各种物料经常保持设定的配料比。在主控室计算机终端，人工输入设定的所需烧结矿产量、烧结矿碱度、烧结矿MgO含量、部分物料单耗，配合已知的各物料的理化检测指标计算出各物料配入量、配比、生产配料槽的排料量，将该排料量作延迟处理后输出作为配料槽排料量设定植，控制给料量设备准确给料。
⑵ 混料系统：根据配料系统主控室计算机计算结果，应自动计算出添加水量，同时，在二次混合机后的出料胶带机用水分仪测定混合料水分作为修正，调节添加水量使之达到额定最佳值。
⑶ 烧结及带冷成品系统：本系统主要是把混合料布入烧结机，然后点火，烧结，经过热破碎，直接进带冷机把烧结矿冷却到一定温度的过程。
⑷ 烧结矿整粒系统：本系统是把冷却后的烧结矿，经过破碎筛分分级成不同要求粒级物料的生产过程。
系统控制从配料、混合到烧结以及除尘、能源介质等附属设施的整体控制，并通过与原料系统，高炉系统的联网数据信息交流，实现管理控制一体化。烧结车间采用车间集中式管理，自动化系统用PLC控制，其参数的检测、控制、报警等，均由计算机控制系统实现，保证了系统的可靠性、稳定性及可操作性，降低了综合成本，并便于维护和升级、扩展。
1.3.3 设备启动顺序
首先要开启梭式布料机，然后是混二皮带机，然后依次可开启二混机、混一皮带机、一混机、配一、配二皮带机，根据选仓情况开启相应仓的给料机、电振等。
1.3.4 控制方式
采用手动和自动两种方式，进PLC。
配料部分包括核子称及给料机变频器柜等，由核子称的瞬时流量信号来调节给料机的给料速度。配料分为手动配料和自动配料两种。控制模式是基于PID算法的闭环控制。
现场称重元件负责检测各种物料的重量信号，这些信号经变送器变换成标准4-20MA信号送PLC模拟量模块，由PLC完成模/数转换，PID调节，再经数/模转换，经模拟量输出模块输出4-20MA 信号去控制变频器，从而控制圆盘或拖拉皮带，使物料的下料量与设定值保持一致。
破碎及混料部分的控制也同样分为手动和自动两种方式：事故及检修时，采用机旁手动操作；正常生产时，设备的启动采用顺序启动方式，根据矿槽的料位人工决定系统的启动和停止。
1.3.5 连锁条件
皮带机控制需要与皮带的跑偏及拉绳等限位进行连锁，设备启动前有声响信号，并按顺序启动方式进行控制。系统启动与混料系统进行连锁。
1.5烧结自动控制系统的选型
烧结自动化系统采用S7-400系列PLC作为控制系统的核心，CPU模板采用S7-414-2DP。S7-400 是德国SIEMENS公司的SIMATIC S7系列PLC中功能强大、适合于大规模应用的可编程控制器。它具有模块化、无风扇的设计，坚固耐用、扩展方便，极强的通讯能力和友好的用户操作性。它具有各种级别的CPU模板以及许多方便的使用功能，种类齐全的信号模板和特殊功能模板，使用户能为各种自动化项目找到合适的解决方案。

图2 功能最强实现最复杂自控任务的S7-400

1.5.1 S7-400系列PLC的特点
SIMATIC S7-400适用于各种应用场, 它由于有很高的电磁兼容性，可允许环境温度达60℃，抗冲击，耐振动，能最大限度地满足各种工业标准的考验，其模板可在通电的状态下实现热插拔。S7-400还具有很强的扩展能力，可采用集中式或分布式扩展多达3个扩展单元（EU），另外可通过ET200 的分布式扩展，组成更广泛的系统。通过PROFIBUS-DP接口最多可连接64个从站，CPU与最后一个站的距离可达23km (用光缆连接)。
S7-400在编程、启动和维护等方面有许多特点：
⑴ 高速指令执行：可缩短到0.2us的指令处理时间，开创自动化系统领域应用的新天地，保证了高炉控制系统实时性和可控性。
⑵ 用户友好的参数设置。
⑶ 编程语言STEP7为所有的模板参数提供了统一的参数化屏幕格式。与人机界面集成在一起。HMI 已经集成在S7-400的系统内核中，对此不必做更多的编程。HMI需要S7-400的各种过程数据，S7-400能自动地处理数据传送，并使用一致的符号和数据库。
⑷ 诊断功能：CPU的智能诊断功能是指CPU能够连续地监视系统的状态，并记录错误和系统特殊事件。事件都标上时间并存入环行缓冲区以便进一步查找故障。
⑸ 模板保护功能：模板保护的概念是允许用户有效地保护信息，避免非法复制和修改。
⑹ 状态选择开关：状态选择开关可像钥匙一样取下。当“钥匙”取下时可避免非法删除或改写用户程序。
⑺ 系统功能：用于通讯或程序控制等丰富的系统功能，提供便利的编程并可加快编程过程。
1.5.2 PLC在烧结自动化系统中的主要功能
根据工艺流程及设备安装位置的不同，对烧结机的电气控制分为破碎筛分系统，配料系统，混合制粒系统，烧结系统，风机系统。其主要功能如下：
⑴ 对所有胶带机启动停止的逻辑控制；
⑵ 对胶带机等启动设备声光报警的控制；
⑶ 对所有破碎、配料、烧结的设备控制；
⑷ 对所有仪表检测参数的采集，显示，分析和报警；
⑸ 对所有需进行调节的阀门、给料机等进行调节、控制；
⑹ 事故状况的紧急停车；
⑺ 混合料添加水份控制；
⑻ 点火及保温燃烧控制；
⑼ 烧结机烧透点控制；
⑽ 烧结机料层厚度控制。
1.5.3 变频器的选型
变频器采用ABB公司的ACS550系列。通讯网络由两级组成，其中PLC以及上位机之间均采用工业以太网通讯，实现数据传输；PLC与远程ET200由PROFIBUS-DP网络连接，实现PLC与远程ET200站的数据通讯。操作站设有不同级别的访问权限，以利于网络安全运行。
1.6烧结车间自动控制系统的构成
烧结车间自动化系统组成请参见附图1，模块按一定数量进行冗余。系统由两级通讯网络组成，一级为远程I/O网络，实现PLC与各远程站之间的数据通讯，这样即保证了系统运行的可靠性，又可以节省大量的控制电缆，为用户节省投资。另一级为工业以太网，实现PLC与计算机操作站之间的数据交换和通讯，计算机操作站设置在主操作室，对烧结车间生产过程和设备运行状况进行实时操作、监控。整个系统共配置4个操作站。其中两台在配料操作室，其余两台在主操作室。操作站的组成相同，配置如下：研华工控机P4-2.8G/512M/80G /64M/52倍速光驱/3.5”软驱，打印机为HP LaserJet 1000 series。再配以21英寸PHILIPS纯平彩显。监控软件采用WINCC5.0。
1.6.1 配料监控部分主要完成功能
⑴ 料的实时重量；
⑵ 料的配比；
⑶ 各设备状态及操作。
1.6.2 破碎筛分系统控制主要完成功能
⑴ 料位；
⑵ 布料控制；
⑶ 设备运行控制。
1.6.3 点火炉监控主要完成功能
⑴ 系统参数监视（温度、压力、流量等）；
⑵ 系统参数调节；
⑶ 系统报警。
1.6.4 烧结机系统监控主要完成功能
⑴ 各风箱温度、压力；
⑵ 物料运动状态；
⑶ 烧结质量监控。
1.6.5 其他画面主要完成功能
⑴ 各系统电控设备的画面手动控制；
⑵ 其他模拟量的显示；
⑶ 系统手、自动的切换。
1.7烧结车间低压系统
低压控制由以下部分组成：
1、破碎室低压控制
2、配料室低压控制
3、混合室低压控制
4、烧结室低压控制
5、排矿低压控制
6、水泵房低压控制
7、风机房低压控制
1.8系统自动检测项目
系统自动检测项目包括料位检测、温度检测、压力检测、流量检测、固体物料检测以及其他检测，具体检测表见附录。
2 烧结配料及混料自动控制系统仪表选型
一个正确合理的自控方案，不仅要有正确的测量和控制方案，而且需正确的选择和使用各种自动化仪表，进行正确的仪表选型。本系统设计用PLC控制系统中温度、压力、流量三大参数，这就要求我们在生产过程中必须准确的获得它们的瞬时值，因此仪表选型也是一个重要的环节。
2.1仪表选型的主要依据
2.1.1 工艺过程的条件
工艺过程的温度、压力、流量、粘度、腐蚀性、毒性、脉动等因素是决定仪表选型的主要条件，它关系到仪表选用的合理性。结合各类仪表的特点和使用场合，合理选用仪表的型号、规格。
2.1.2 操作上的重要性
各检测点的参数在操作上的重要性是仪表的指示、记录计算、报警、调节、手动遥控等功能选定的依据。
2.1.3 自动化水平和经济性
仪表选型也要考虑符合当前自动化水平，还要具有良好的经济性。
2.1.4 仪表选型的原则
用PLC控制本系统，仪表的选择原则主要从以下几方面考虑：
⑴ 据被测对象特点，周围环境对仪表的影响，决定仪表是否需要防爆、防水、防腐、防火、防高温等。
⑵ 尽量选用同一品种、同一规格、同一厂家的仪表，以利于仪表的维护、互换，对正在试制或供应紧张的仪表尽量不用。
⑶ 仪表必须能正确反映所测参数变化情况，这就需要仪表有一定精确度的同时，还要求本着投资小、效果显著的原则。
⑷ 考虑仪表在生产工艺的作用及安装地点，最好选用防爆型。
⑸ 仪表控制室应选在非危险场所，对主要工艺参数进行纪录、显示、打印，一般参数只进行显示，对某些关系到生产安全的仪表进行报警。
2.2检测元件的选型
2.2.1 压力检测仪表选型
压力测量仪表根据工艺生产过程中的不同要求，可以有指示、记录和带有远传变送、报警、调节功能等多种形式。压力表的选择应根据使用要求，在符号生产过程所提出的技术条件下，本着经济合理的原则，进行种类、型号、量程、精度等级的选择。选择主要考虑以下三个方面：
⑴ 压力测量范围的选择
为了保证弹性元件能在弹性变形的安全范围内可靠的工作，在选择压力仪表时，必须根据被测压力的大小和范围，留有充分的余地。在测量稳定压力时，最大的工作压力不应超过测量上限值的2/3；测量脉冲压力时，最大的工作压力不应超过测量上限值的1/2；测量高压时，最大工作电压不应超过测量上限值的1/3。一般所选的测量上限应大于至少等于计算求出的上限值，并且同时满足最小值的规定要求。
⑵ 精度等级的选择
国家规定的精度等级有：0.01、0.02、0.05、0.1、0.16、0.2、0.25、0.4、0.5、1.0、1.5、2.5等。在满足测量要求的情况下尽可能选择精度较低、价廉耐用的仪表，以免造成不必要的投资浪费。
⑶ 仪表类型的选择
根据被测介质的性质（如温度高低、粘度大小、腐蚀性、脏污程度、是否易爆易燃等），是否提出特殊要求；是否需要信号远传、记录或报警以及现场环境条件（湿度、温度、磁场强度、振动）等对仪表类型进行选择。对特殊介质要选用专用压力表。如果要求压力信号远传，一般应选用压力传感器或变送器。
根据要求压力信号需要远传压力变送器型号为1151GP4E22S1M1B3（输出4-20MA线性模拟/阻尼可变、单侧远程密封显示表为模拟刻度、线性 0%-100%）。
2.2.2 流量测量仪表的选型
目前常用的流量测量仪表主要有孔板、喷嘴和文丘里管等节流件及涡街流量计、涡轮流量计、电磁流量计等流量计。
电磁流量计的选型原则：
⑴ 被测流体必须是导电性的液体或浆液，其电导率应不小于5μＳ/ｃｍ，被测流体中不应含较多的铁磁性物质或气泡；应根据被测流体的温度、工作压力、腐蚀性、磨损性等特性选择相应的压力等级、衬里材料、电极材料及仪表结构形式。
⑵ 考虑口径与量程，电磁流量计的量程虽然是任意设定的，但其设定的范围受口径的限制。量程的设定要考虑正常流量超过满量程的一半，这样的测量精度才高。流速一般选择2～4ｍ/ｓ，如介质磨损电极，可选择稍低的流速；如介质较易粘附，可选择适当高的流速。综合考虑后根据流速表选择仪表的口径。
在差压式流量计中，节流件为标准孔板(以下简称孔板)的节流装置，由于结构简单、安装方便，而被广泛采用。随着工业对流量测量准确度的要求越来越高、越来越严格,对流量计的性能参数的研究也越来越引起人们的重视。差压式流量计中的节流装置其节流件为孔板，取压方式为角接法兰与D-(D/2)取压。
孔板的选型计算如下：
d = D [ xn2 / ( 1+xn2) ] 0.25
其中xn= A2/(εC)
d20 = d / [ 1+λd( t-20)]
D ——工作温度下的管道内径
λd——节流件材质的线膨胀系数
t ——工作温度
所以本系统采用差压式流量计来测量流量。
2.3变送单元的选型
变送器是指借助于检测元件接受被测变量，并将它转化成标准输出信号DC1—5V或DC4—20mA的仪表，实现远距离传送。
2.3.1 温度变送器
本设计中温度变送单元已包含在PLC功能模块中，不需另行选择。
2.3.2 压力变送器
压力变送器是一个较为重要的环节，各处压力要求必须稳定在一个范围之中，只有这样才能得到一定的加热质量。
2.3.3 流量变送器
流量是反映生产过程中物料的质量或能量的生产和传输的量，它能直接反映出设备的效率、负荷高低等运行情况。因此连续监视流体的流量对于设备的安全、经济运行有重要的意义。本系统的流量变送器的选择可通过计算根据实际情况而定，推荐使用EJA110A-DMS4A-92EA型差压变送器。
2.4执行器的选择
任何自动控制系统都要随时克服外界扰动使工艺参数维持在定值或按某一规律变化，完成此项工作的主要元件就是执行器。执行器由执行机构和调节机构组成，它接收来自调节器的控制信号，并根据此信号直接改变工作流量，以完成控制的动作。按其能源形式可分为气动、液动、电动三大类，其各自优缺点如下：
表1 气、液、电执行器对照表

气动执行器
液动执行器
电动执行器
构 造
简单
简单
复杂
体 积
中
大
小
推 力
中
大
小
配管配线
较复杂
复杂
简单
动作滞后
大
小
小
维护检修
简单
简单
复杂
使用场合
适用于防火防爆
禁忌火花
防爆型
价 格
低
高
高
频率响应
窄
窄
宽
温度影响
较小
较大
较大
执行器选用依据：
1、 据工艺条件选择合适的执行器结构形式和材质；
2、 据工艺对象的特点选用合适的流量特性；
3、 根据工艺参数计算出流量系数，选择合理的阀门口径；
4、 根据工艺过程要求选用合适的辅助装置。
2.5控制器选型
控制器将来自变送器的测量值与给定值相比较后产生的偏差进行比例、积分、微分运算，并输出统一标准信号去控制执行器的动作，以实现对温度、压力、流量、液位及工艺参数的自动控制。
控制器的选型应根据被控对象的特性和工艺对控制品质的要求来确定。
2.5.1 控制器参数的选择
⑴ P控制器的选择：由于比例控制器的特点是控制器输出与偏差成比例，阀门的开度与偏差之间有对应关系。当负荷变化时，抗干扰能力强，过渡过程的时间短，但过程终了还有余差。因此，它是用于控制通道滞后较小、负荷变化不大、允许被控量在一定范围内变化的系统。微分方程：P=Kpε；传递函数：W(S)=KP 。
⑵ PI控制器选择：由于比例积分控制器的特点是控制器的输出与偏差的积分成比例，积分作用是过渡过程终了时无余差，但系统的稳定性降低。虽然加大比例度可使稳定性提高，但又使过渡过程时间加长。因此，PI控制器使与滞后较小、负荷变化不大、被控量不允许有余差的控制系统。微分方程：P=KP∫edt+KP 传递函数W(S)=KP(1+1/TiS)。
⑶ PID控制器的选择：比例积分微分控制器的特点是输出与偏差变化的速度成比例，它对克服对象的容量滞后有显著效果。在比例的基础上加入微分作用，使稳定性提高，再加上积分作用可消除余差。因此PID控制器适用于负荷变化较大、控制品质要求又很高的控制系统。微分方程：P=KP(ε+TDdε/dt+1/Ti∫εdt) 传递函数：W(S)=K(1+TDS+1/Ti)。
显然，当控制系统采用采用PID三作用的控制作用时效果最好。
2.5.2 控制器正反作用的选择
控制器正、反作用方式的选择是在控制阀的气开、气关作用方式确定之后进行的，其确定原则是使整个单回路构成负反馈系统。如对控制系统中有关环节的正、负符号作如下规定，可得出“乘积为负”的选择判别式。
控制阀 气开时为“+”，气关时为“-”；
控制器 正作用为“+”，反作用为“-”；
对象 当通过控制阀的物料或能量增加时，如被控制量随之增加为“+”，
反之为“-”。
正反作用判别式为 （控制器“+”）（控制阀“+”）（对象“+”）=“-”。
2.6显示仪表选型
显示仪表用来对各种参数进行指示，记录报警和计算，供操作人员监视系统工作之用，有指示仪、记录仪、比例积分器和开方器等。温度、压力、流量的一些显示可通过上位机进行显示。
27辅助设备选型
2.7.1 电动操作器
电动操作箱是电动单元组合仪表的辅助装置，对电动执行器进行远距离控制和实现自动、手动无扰动切换。在设计中我们选用智能电动操作器，型号：DF—2600B。
2.7.2 电线、电缆的选用
信号线的型号根据环境温度、环境腐蚀情况、敷设方式、环境的防爆等级、环境电磁干扰情况及信号电平类别等诸多因素确定。每种电线根据它的绝缘材料的性质，制造厂规定了线芯长期允许工作温度。为保证仪表信号正确的传输，选用电线、电缆类型时，必须考虑仪表类型、信号电平及环境干扰等因素。环境有较强的电场、磁场干扰时可用屏蔽胶合线，只有静电干扰可用屏蔽线。
⑴ 热电阻测温元件
到接收仪表的信号线可用一般的聚氯乙烯绝缘的电线，或者聚氯乙烯护套的聚氯乙烯绝缘的电缆，但一般采用电缆。
⑵ 热电偶测温元件
到接收仪表之间传输信号是低于100mV的地点平信号，其补偿导线一般采用屏蔽绞线对，或者是带总屏蔽层的多芯电缆。不存在电干扰的环境可用一般的补偿导线。
有爆炸危险场所电线、电缆的选用应符合防爆规范。
2.7.3 工控机的选型
用于工业控制的计算机称为工业控制计算机，简称工控机。它由计算机和过程输入输出(Ｉ/Ｏ)通道两大部分组成。计算机是由主机、输入输出设备和外部磁盘机、磁带机等组成。在计算机外部又增加一部分过程输入/输出通道，用来把工业生产过程的检测数据送入计算机进行处理；另一方面将计算机要行使对生产过程控制的命令、信息转换成工业控制对象的控制信号，再送往控制器去，由控制器行使对生产设备运行控制。

3 烧结配料及混料自动控制系统设计
烧结配料及混料系统采用PLC 计算机控制系统，主要完成电气自动化控制和仪表自动化控制。可以实现过程的监视、控制、调节以及对设备各个子系统的监控，I/O 信号 (数字量，模拟量)实现和电气控制设备及一次仪表之间的数据传递，实现管控一体化的控制，并可把采集到的信息传递到上位机。
3.1配料及混料自动化控制统技术说明
烧结配料系统及混料系统流程图如下图所示

图3 烧结配料及混料系统流程图

图4 配料及混料自动控制系统方框图
3.1.1含铁原料、熔剂、燃料供应
一、系统范围
本系统包括含铁原料、熔剂、燃料进料三部分。
含铁原料：来自原料厂,主要设备为皮带机及卸料小车；
熔剂：包括ZG1振动给料机，RL-1皮带机，RL-2皮带机；
燃料：包括ZG2振动给料机，RR-1皮带机，RR-2皮带机，RC1除铁器，RS1四辊破碎机等设备。
二、工艺主要功能
本系统主要是运输和接受含铁原料、熔剂、燃料进入烧结机系统的配料槽，其控制与相关的设备联动，根据各配料槽的料位信号，控制配料槽来料设备的启停，达到控制各配料槽的料位及贮存量的目的。
三、电气运转控制
1系统控制和操作要求
1) 本系统应能满足各配料槽的料位要求，并具有根据各配料槽的料位检测信号自动定点、定量给料功能。在正常生产时，自动启动和停止上料设备。
2) 各配料槽的品名、贮存量、料位分别与原料场和1＃、2＃烧结机系统计算机通讯，并在主控室显示。
3) 含铁原料、熔剂、燃料进料量（流量）的计量。
4) 各胶带机的运行状态在烧结机系统中（主控室）显示。
5) 系统启动前有预警信号，响铃1分钟。
2系统设备的启动
1) 系统正常启动
操作者发出启动指令或正常生产时配料槽处于低料位时要求供料，均为正常启动。正常启动采用“顺序启动”方式，即自生产系统最终设备