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在混凝土生產(chǎn)工藝過(guò)程中,使用配料監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行生料配料是極其重要的環(huán)節(jié),它不僅制約著熟料的產(chǎn)量,而且還影響著混凝土熟料的煅燒質(zhì)量,乃至出廠(chǎng)混凝土的品質(zhì)。因此,在目前各水泥廠(chǎng)普遍采用微機(jī)配料控制系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝過(guò)程中,預(yù)防微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)免受各方面的干擾,保護(hù)微機(jī)配料系統(tǒng)正常、可靠地運(yùn)行,顯得十分重要。針對(duì)目前混凝土生料配料中遇到的干擾問(wèn)題,我們進(jìn)行了長(zhǎng)期現(xiàn)場(chǎng)觀察與研究,并在焦作礦務(wù)局第一水泥廠(chǎng)的生料配料改造項(xiàng)目中采取了適當(dāng)?shù)姆栏蓴_措施,效果良好。

微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)干擾源及危害 
該水泥廠(chǎng)生料配料監(jiān)控系統(tǒng)為分級(jí)分布式結(jié)構(gòu),上位機(jī)采用PC-386作為管理機(jī),下位機(jī)采用8031單片機(jī)完成數(shù)據(jù)采集及過(guò)程的控制,上下機(jī)之間采用串行通訊,下位機(jī)采用了STD總線(xiàn),信號(hào)用壓力傳感器采集,執(zhí)行元件為恒速秤與電振機(jī)。 
為優(yōu)化該微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)及便于管理,微機(jī)室設(shè)置在配電房一角,并實(shí)行隔離,距電網(wǎng)測(cè)控儀表、生料磨電控系統(tǒng)不足10m。因此,各種強(qiáng)干擾直接或間接地影響著生料配料系統(tǒng)的正常工作。這些強(qiáng)干擾源主要來(lái)自:電網(wǎng)的波動(dòng)、大型用電設(shè)備(如磨機(jī))的啟停、高壓設(shè)備(如高壓靜電除塵器)和各種開(kāi)關(guān)的電磁輻射。電磁干擾均以脈沖的形式從三條主要渠道竄入微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)。另外,因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員素質(zhì)不高,對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)認(rèn)識(shí)不足,人為干擾也嚴(yán)重影響著該系統(tǒng)的正常運(yùn)行,主要表現(xiàn)在:配料設(shè)備維護(hù)、調(diào)試不當(dāng);操作出現(xiàn)錯(cuò)誤,輸入錯(cuò)誤信息兩方面。

電磁抗干擾方法 
2.1 供電系統(tǒng)的抗干擾方法 
2.1.1 微機(jī)系統(tǒng)單獨(dú)供電或采用儀表電源 
微機(jī)自動(dòng)配料系統(tǒng)獨(dú)立供電是避免電源污染的有效方法,但限于各水泥廠(chǎng)條件一般難以實(shí)現(xiàn),而借助儀表電源則很方便。儀表電源與動(dòng)力電源采用分相單獨(dú)供電,波動(dòng)相對(duì)較小,其三相供電變壓器有良好的接地,三相不平衡電源對(duì)微機(jī)系統(tǒng)影響很小。 
2.1.2 使用交流穩(wěn)壓器、隔離變壓器、濾波器 
水泥廠(chǎng)電源電壓的波動(dòng)常在200～250V,因此,微機(jī)系統(tǒng)的供電必須經(jīng)過(guò)交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓,而后再經(jīng)過(guò)隔離變壓器及高頻濾波器,這樣可有效地抑制電網(wǎng)竄入的高頻干擾。我們采用了一個(gè)1∶1的隔離變壓器,已取得了滿(mǎn)意效果;必要時(shí)也可使用兩個(gè)2∶1的隔離變壓器,采用一降一升的接法,實(shí)現(xiàn)兩次隔離。高頻濾波器對(duì)50Hz的市電影響很小,而對(duì)高頻干擾成分具有很強(qiáng)的抑制能力。隔離變壓器與濾波器的屏蔽層應(yīng)良好地接地。

2.1.3 采用高精度的穩(wěn)壓電源 
上位機(jī)采用市售微機(jī)專(zhuān)用穩(wěn)壓源UPS供電;下位機(jī)采用市售仿真器專(zhuān)用電源,其組數(shù)、規(guī)格較齊全,指示較高。 
2.2 過(guò)程通路的抗干擾方法 
2.2.1 對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行濾波 
該監(jiān)控系統(tǒng)中,采集的信號(hào)是來(lái)自各恒速秤上壓力傳感器輸出的mV級(jí)小信號(hào)。因生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)線(xiàn)與動(dòng)力線(xiàn)、照明線(xiàn)并排布置,距離很近,在長(zhǎng)距離傳輸中極易受到干擾而產(chǎn)生波動(dòng),故信號(hào)線(xiàn)采用了屏蔽補(bǔ)償導(dǎo)線(xiàn),信號(hào)線(xiàn)用金屬管與動(dòng)力線(xiàn)隔離。此外,在每路信號(hào)的輸入端接入濾波網(wǎng)絡(luò)。

2.2.2 應(yīng)用光電耦合器進(jìn)行隔離 
采用光電耦合器可以將下位機(jī)與前向、后向通道的干擾聯(lián)系切斷,因?yàn)楣怆婑詈掀鞯膭?dòng)態(tài)輸入電阻低,輸入輸出間的絕緣電阻大,雜散電容小,能有效地防止尖峰脈沖及各種噪聲干擾信號(hào)進(jìn)入下位機(jī)與上位機(jī),大大提高過(guò)程通道的信噪比。該系統(tǒng)下位機(jī)在選用各種模板時(shí),優(yōu)先采用了全浮空STD總線(xiàn)模板。 
2.2.3 加強(qiáng)保護(hù)方法 
為了防止強(qiáng)干擾進(jìn)入前向通道,經(jīng)放大后損壞采/保電路及A/D轉(zhuǎn)換器,故在放大器的輸出端并接穩(wěn)壓管2CW51,利用穩(wěn)壓管的擊穿特性實(shí)現(xiàn)保護(hù)。 
2.2.4 合理布線(xiàn),正確接地 
為了減小干擾,布線(xiàn)的原則是直流分開(kāi),強(qiáng)弱分開(kāi),輸入與輸出分開(kāi),模擬與數(shù)字信號(hào)分開(kāi),接地按以下原則:模擬地接模擬地、數(shù)字地接數(shù)字地,然后一點(diǎn)相接聯(lián)到穩(wěn)壓電源的零電位點(diǎn)上。在切換板及轉(zhuǎn)換板的一些關(guān)鍵點(diǎn)接退耦合電容。 
2.3 防止空間干擾的方法 
對(duì)該配料監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)、下位機(jī)、I/O板、A/D、D/A板等均位于金屬機(jī)箱內(nèi),機(jī)箱外殼用粗銅線(xiàn)接到儀表系統(tǒng)的地線(xiàn)上,但絕對(duì)不許接到電網(wǎng)的保護(hù)地線(xiàn)上。 
 

系統(tǒng)軟件抗干擾方法 
4.1 用數(shù)字濾波程序 
由于從壓力傳感器傳來(lái)的信號(hào)變化很快,屬脈沖參數(shù),對(duì)速度要求較高,故采用了加權(quán)平均濾波方法,進(jìn)一步降低異常干擾因素,并適當(dāng)加大了采集個(gè)數(shù)N及濾波異常值的個(gè)數(shù),抗干擾效果明顯。 
4.2 增加越限報(bào)警程序 
因配料現(xiàn)場(chǎng)、生產(chǎn)情況千變?nèi)f化,如料倉(cāng)下料、電振機(jī)、電機(jī)出現(xiàn)故障,沖料等異常干擾,必須能在正常生產(chǎn)中加以識(shí)別,通知值班人員立即著手處理。正常后報(bào)警信號(hào)自動(dòng)解除,生產(chǎn)正常進(jìn)行。 
4.3 置“陷井”,防止程序“跑飛” 
該配料系統(tǒng)控制主程序由各程序模塊組成,模塊間均有一定的存儲(chǔ)空間,程序存儲(chǔ)器也有一定的剩余空間,這些均用NOP指令填滿(mǎn)。在適當(dāng)?shù)膯卧迦隠JMP STADT指令,一旦強(qiáng)干擾使程序進(jìn)入這些空間,能自動(dòng)重新啟動(dòng),進(jìn)入正常工作。 
4.4 引入看門(mén)狗計(jì)時(shí)器功能 
通過(guò)程序設(shè)置計(jì)時(shí)長(zhǎng)度為2s。由2s計(jì)時(shí)到產(chǎn)生非屏蔽中斷。在主程序中每隔一段程序(程序執(zhí)行時(shí)間小于2s),插入看門(mén)狗計(jì)時(shí)器復(fù)位程序。當(dāng)程序正常運(yùn)行時(shí),由于看門(mén)狗計(jì)時(shí)復(fù)位,不產(chǎn)生非屏蔽中斷。當(dāng)程序運(yùn)行失常,使看門(mén)狗不能及時(shí)復(fù)位,就會(huì)引起非屏蔽中斷。在非屏蔽中斷程序中使指令計(jì)算器PC指向程序入口,強(qiáng)行拉回,使程序恢復(fù)正常運(yùn)行。現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行證明,該功能的引入的確起到了防死機(jī)作用。 
本配料系統(tǒng)采取的抗干擾方法,取得了令人滿(mǎn)意的效果。 

人為干擾的預(yù)防方法 
3.1 操作干擾預(yù)防方法 
該廠(chǎng)生料配料系統(tǒng)的操作維護(hù)人員及管理人員,技術(shù)水平不高,處理生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的能力有限;另外,該監(jiān)控系統(tǒng)需要輸入的技術(shù)參數(shù)上百個(gè),一旦出現(xiàn)誤操作,將嚴(yán)重干擾該系統(tǒng)的正常生產(chǎn),甚至使該系統(tǒng)癱瘓,故在操作管理方面采取了如下方法: 
1)制定嚴(yán)格的操作規(guī)程,并定期進(jìn)行學(xué)習(xí)強(qiáng)化; 
2)進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)際操作,不熟練者,不準(zhǔn)上崗; 
3)加強(qiáng)配料控制室的人員管理,無(wú)關(guān)人員一律不得進(jìn)入,上崗者一律持證; 
4)在配電柜與微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)之間加設(shè)了異常掉電保護(hù)裝置,避免出現(xiàn)異常情況而造成重大事故； 
5)對(duì)職工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn),以老帶新,實(shí)行傳幫帶。 
3.2 設(shè)備維護(hù)干擾預(yù)防方法 
因信號(hào)的來(lái)源環(huán)境十分惡劣,且該系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率一般在80%以上,因此系統(tǒng)的正常維護(hù)十分重要。配料倉(cāng)下動(dòng)力設(shè)備主要是:恒速秤、電振機(jī)等。秤體長(zhǎng)期積灰,電機(jī)的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn),潤(rùn)滑油的減少,皮帶上的積灰及跑偏,電振機(jī)給料不均等因素,均會(huì)使傳感器產(chǎn)生錯(cuò)誤或突變信號(hào),產(chǎn)生直接干擾,為此對(duì)配料倉(cāng)下有關(guān)設(shè)備制定了如下管理方法: 
1)秤體清灰每班進(jìn)行一次; 
2)傳感器的校零及去皮重每班進(jìn)行一次; 
3)電振機(jī)的維護(hù)、恒速秤皮帶調(diào)偏采取每20min巡回制度; 
4)每月進(jìn)行一次恒速秤的加油、維護(hù)。 

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