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本文介紹了由單片機稱重顯示儀表及工控機組成的自動化配煤控制系統(tǒng)的特性及其在大連北方熱電廠生產(chǎn)應用中的具體情況，并針對實際應用中所暴露出的不足提出了解決方案．
隨著智能稱重配料儀表及工控機的發(fā)展，工控機及單片機系統(tǒng)的組合在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)控制中的應用越來越廣泛．單片機系統(tǒng)組成的智能儀表穩(wěn)定性好、功能強大、適應工業(yè)生產(chǎn)的惡劣環(huán)境，并能與計算機進行可靠的通訊．而工控機本身不但有普通計算機的各種優(yōu)點，而且比普通計算機適應工業(yè)生產(chǎn)的惡劣環(huán)境，運行更穩(wěn)定，使用壽命更長．
1，概述
大連某股份有限公司即改制前的瓦房店熱電廠，是瓦房店市的集中供熱部門．設計3臺液態(tài)排渣的立式旋風爐．由于是液態(tài)排渣，燃煤中要摻混一定比例的石灰石，同時為了達到鍋爐燃燒的最佳工況及降低燃煤的成本，需要幾種煤種相配，這樣就形成了一個多種物料配比的生產(chǎn)過程．
電廠的生產(chǎn)初期，完全由人工來完成上述的配比過程，這樣不可避免地產(chǎn)生較大的物料配比誤差．物料配比不均直接導致鍋爐燃燒的不穩(wěn)定，嚴重時造成前置爐脫火，不僅降低了鍋爐的熱效率，對安全生產(chǎn)也構(gòu)成了威脅．為了徹底解決這種落后的生產(chǎn)狀況，大連某股份公司與大連理工大學合作對燃料配煤系統(tǒng)進行了自動化改造，并在實際應用中取得了成功．計算機自動化配煤控制系統(tǒng)的應用，保證了物料配比的精度、保障了鍋爐燃燒的安全與穩(wěn)定，為大連某股份公司成功摻燒無煙煤打下了堅實基礎．現(xiàn)在大連某股份公司無煙煤摻燒配比可達到70％以上，降低了生產(chǎn)成本，同時計算機自動配煤系統(tǒng)也減輕了運行人員的勞動強度．
2，配煤系統(tǒng)的組成及控制原理
2．1系統(tǒng)方框圖
整個系統(tǒng)由3大部分組成，某公司的6809單片機系統(tǒng)組成的稱重儀表部分完成對各種物料瞬時流量、流速、累計重量的采集、計算任務；工控機是主要的人機界面，提供運行人員操作的平臺，是自動化配煤控制系統(tǒng)的核心；振動給料系統(tǒng)完成物料的供給，是整個控制系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)．如圖1所示．
2．2，工控機的硬件組成
工控機主機箱選用研華IPC610，是專為在沖擊、振動、高溫等惡劣環(huán)境下工作而設計的，更能適應惡劣的工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境，支持14槽ISA或ISA／PCI底板．工控機主板選用研華PCA6179，支持S0cket370PⅢ處理器，CPU選用PⅢ450．通信接口板選用研華4端口RS一232通信卡PCL746，模擬量輸出板選用研華PCL一726，具有6路12位分辨率的D／A轉(zhuǎn)換卡．
2．3，稱重儀表與工控機之間通訊的實現(xiàn)
配煤系統(tǒng)的一個關鍵環(huán)節(jié)在于稱重儀表與工控機之間的通訊．工控機要完成高精度的物料配比控制，必須實時采集皮帶秤運行的狀態(tài)，由單片機系統(tǒng)組成的稱重儀表完成對皮帶運行參數(shù)的采集任務，參數(shù)包括：皮帶運行速度、物料的瞬時重量．稱重儀表根據(jù)采集到的重量與速度數(shù)據(jù)算出物料的瞬時流量，并得到整個運行過程中物料的累計流量．在稱重儀表內(nèi)部設有一套獨立的單片機RS一232C串行通信系統(tǒng)，通過標準232串行口實現(xiàn)與外部設備互連通信．單片機采用定時中斷方式，每250ms與工控機的RS一232串行口之間進行一次通信．通信協(xié)議規(guī)定：通信波特率為9600，數(shù)據(jù)格式用8位數(shù)據(jù)，1個停止位，無奇偶校驗．單片機發(fā)送的每組數(shù)據(jù)為12字節(jié)，第一字節(jié)為狀態(tài)字節(jié)，僅當此字節(jié)最高位為1時表明本組數(shù)據(jù)有效，隨后字節(jié)為有效的數(shù)據(jù)并以ASCⅡ碼表示．在工控機控制系統(tǒng)的軟件設計中，通過對某公司提供的簡化windows下串行通信編程的ActiveX控件MicrosoftCommunicationsControl(以下簡稱MSComm)來編程響應COM口的通信，MSComm控件為應用程序提供了通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法．
2．4，控制輸出與振動給料機非線性特性的處理
振動給料機的一定振幅對應一定比例的下煤流量，它的控制電流與其振幅之間以及振幅與下煤量之間都是非線性的特性關系，所以工控機的控制輸出與下煤量之間也是一個非線性的對應關系．為了找到最佳的對應曲線，在控制系統(tǒng)軟件設計中首先利用數(shù)學方法求出二者最佳的擬和系數(shù)，再由這些擬和系數(shù)算出對應的曲線方程．有了這樣的一個曲線方程后，在需要執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生一定的給料振幅時，即可通過這個曲線方程求出對應的控制輸出．
2．5，開發(fā)語言及控制規(guī)則
計算機自動配煤系統(tǒng)軟件的開發(fā)工具選用微軟面向?qū)ο蟮腣isualBasic5企業(yè)板，數(shù)據(jù)庫使用MicrosoftAccess97，為了滿足生產(chǎn)中物料配比的精度要求，系統(tǒng)的控制采用模糊控制，控制目標包括：各種物料的瞬時流量、累計流量、煤與石灰石比例及常煙煤與無煙煤比例．系統(tǒng)初始化時，首先根據(jù)各種物料之間的目標比例及單位時間內(nèi)的上煤總量計算出各種物料的目標瞬時流量及目標累計流量作為系統(tǒng)控制的目標，系統(tǒng)進入控制運行后，通過不斷地判斷實際運行數(shù)據(jù)與控制目標的誤差大小來不斷修正控制輸出的量．主要控制規(guī)則如下：
①瞬時流量嚴重超上限，進行流量大調(diào)；
②累計流量超上限，進行累計流量調(diào)節(jié)；
③瞬時流量輕微超限，流量微調(diào)；
④瞬時流量超限，尚未達到嚴重上限，小量調(diào)節(jié)；
⑤瞬時流量超限同時，累計流量超限，合并調(diào)節(jié)．
根據(jù)上面的幾點規(guī)則，按一定的比例運算關系，系統(tǒng)將分別得出各個物料的控制輸出量，從而達到控制其對應給料機的振動振幅，來改變給料機的給料量，這樣就能夠精確地控制各種物料按一定的比例關系進行配比．
2．6，執(zhí)行機構(gòu)的控制原理
1)計算機控制系統(tǒng)運行時，其控制輸出信號為1～5V的電壓信號，此信號在接線端子板上接入一個5MQ以上的電阻．控制輸出的電壓信號經(jīng)屏蔽信號線接入“手動／自動”轉(zhuǎn)換開關，經(jīng)轉(zhuǎn)換開關后再接入振動給料機的控制器中．控制器主要有2大部分功能，一部分完成移相脈沖的生成，另一部分完成輸出電壓的控制．移相脈沖由單片移相觸發(fā)集成電路產(chǎn)生，移相控制電壓就是工控機輸出的電壓信號，移相脈沖產(chǎn)生后，經(jīng)耦合變壓器接入可控硅的觸發(fā)控制極，來控制可控硅的導通．這樣根據(jù)控制信號的變化，可控硅的導通角也發(fā)生同步變化，達到控制輸出的目的．原理圖如圖2．2)由可控硅輸出半波整流的控制電壓接人生產(chǎn)現(xiàn)場的振動給料機電磁線圈，由電磁線圈及銜鐵組成的激磁機構(gòu)在可控硅輸出電壓的控制下，產(chǎn)生強度可變的脈沖磁場并帶動給料機產(chǎn)生一定振幅的振動，這樣就實現(xiàn)了對物料流量的控制．
2．7，系統(tǒng)的報警機制及異常處理
系統(tǒng)在運行中，總不可避免地要出現(xiàn)各種異常情況，為了保證系統(tǒng)運行的安全，在系統(tǒng)的設計中給出了預定的各種報警條件，如給料機不下煤、皮帶不轉(zhuǎn)、誤差過大、控制輸出超上限、皮帶總流量超上限等等．在這些非正常情況下，系統(tǒng)將給出聲光報警，同時做出相應的調(diào)整或自動轉(zhuǎn)為監(jiān)控狀態(tài)等待人工干預．
3，生產(chǎn)應用中的性能指標及其優(yōu)越性
經(jīng)過實際生產(chǎn)中的不斷改進，整個系統(tǒng)的誤差小于0．3％．計算機自動控制配煤系統(tǒng)的運行，標志著大連某股份公司配煤工作實現(xiàn)了安全、高精確、配比根據(jù)實際需要隨時可調(diào)的燃料上煤生產(chǎn)．同時，這套系統(tǒng)也為公司的建廠初期試燒無煙煤工作打下了堅實的基礎，為企業(yè)節(jié)省了大量的資金．
4，運行中暴露出的問題及解決方案
經(jīng)過多年的運行考驗，證實了燃料配煤控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性，但是經(jīng)過長期的運行也暴露出了一些問題，比如：系統(tǒng)受天氣或物料干濕度的影響時配比會產(chǎn)生較大的誤差，機械系統(tǒng)經(jīng)過檢修或是經(jīng)過長期運行而發(fā)生特性改變時控制系統(tǒng)將很難控制等．這些問題的產(chǎn)生在一定程度上制約了系統(tǒng)的安全運行，針對這些問題在系統(tǒng)的改進中給出了解決方案，一是加強機械系統(tǒng)的檢修質(zhì)量，保證機械機構(gòu)的穩(wěn)定性；二是通過對軟件的修改讓系統(tǒng)更智能化，將人工的思想寫入程序中使其更具有自適應能力，能夠自動學習并采集各種非正常運行環(huán)境下的人工控制的各種參數(shù)，并加以優(yōu)化作為相同工況下自動控制的依據(jù)．經(jīng)過這樣的修正，系統(tǒng)提高了適應生產(chǎn)環(huán)境的能力，增強了穩(wěn)定性．
5，結(jié)束語
計算機自動控制配煤系統(tǒng)在大連某股份有限公司得到了成功的應用，從這一典型應用中可以看出計算機技術在生產(chǎn)實踐中的重要性及其給企業(yè)帶來的巨大效益．同時也總結(jié)出只有不斷提高員工的技術水平才能在高科技的應用中發(fā)揮其巨大的潛能，隨著科技的不斷發(fā)展，人員素質(zhì)的不斷提高，人們對計算機自動控制技術認識的不斷加深，在電廠的燃料生產(chǎn)中，計算機自動化配煤系統(tǒng)一定會得到更廣泛、更成熟的應用．

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