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本文介紹了一套混凝土配料系統(tǒng)的應(yīng)用。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)，應(yīng)用VisualBasic及FIX軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)煤粉、生料及轉(zhuǎn)子秤的智能控制，大大提高了混凝土廠的自動(dòng)化配料生產(chǎn)水平。實(shí)踐表明，該控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)性好，控制穩(wěn)定，操作方便。
1 混凝土配料技術(shù)概述
目前我國(guó)工業(yè)控制自動(dòng)化程度的要求越來(lái)越高。茂名石化水泥廠生產(chǎn)操作自動(dòng)化程度較低，大部分操作還停留在眼看、手動(dòng)的階段，混凝土配料操作還全憑經(jīng)驗(yàn)，為此，我們研制開(kāi)發(fā)了針對(duì)混凝土精確配料的自動(dòng)控制系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用單回路微機(jī)調(diào)節(jié)，智能PID算法，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波、曲線擬合、動(dòng)態(tài)優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了對(duì)混凝土配料系統(tǒng)的優(yōu)化控制，使產(chǎn)品質(zhì)量有了很大的提高。

2 配料系統(tǒng)構(gòu)成
茂名石化混凝土廠自動(dòng)配料控制系統(tǒng)主體包括煤粉和生料兩部分，燒成煤粉喂料控制系統(tǒng)：直接動(dòng)態(tài)檢測(cè)煤粉矯正倉(cāng)內(nèi)煤粉的料位、進(jìn)倉(cāng)流量、出倉(cāng)流量，并根據(jù)矯正倉(cāng)料位和進(jìn)倉(cāng)流量的大小，采用智能PID算法控制變頻器輸出頻率，進(jìn)而通過(guò)攪刀控制出倉(cāng)流量的大小；燒成生料喂料控制系統(tǒng)：直接動(dòng)態(tài)檢測(cè)生料小鋼倉(cāng)內(nèi)生料的料位、進(jìn)倉(cāng)流量、出倉(cāng)流量，并根據(jù)小鋼倉(cāng)的料位和進(jìn)倉(cāng)流量的大小，采用智能PID算法控制三路富勒閥，以達(dá)到穩(wěn)定料位和出口流量的目的。

本系統(tǒng)由現(xiàn)場(chǎng)傳感器、jy500d重量變送器，信號(hào)放大器，采集模塊，輸出模塊，接口箱，微機(jī)控制系統(tǒng)及監(jiān)控軟件組成。采用先進(jìn)的測(cè)控技術(shù)，可對(duì)矯正倉(cāng)和小鋼倉(cāng)的料位、進(jìn)倉(cāng)流量、出倉(cāng)流量進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、實(shí)時(shí)顯示、超限報(bào)警，并將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，進(jìn)行數(shù)字濾波、曲線擬合、動(dòng)態(tài)優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土配料系統(tǒng)的優(yōu)化控制，并設(shè)計(jì)出浮動(dòng)標(biāo)定法，有效抑制了傳感器、變送器的零點(diǎn)漂移，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要，對(duì)傳感器、變送器實(shí)時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定?？紤]到系統(tǒng)的穩(wěn)定性，本系統(tǒng)操作平臺(tái)采用微軟公司的WINNT4.0，為了縮短系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研制周期，提高系統(tǒng)的整體可靠性，軟件平臺(tái)采用美國(guó)著名的Intellution公司的FIX軟件，在此基礎(chǔ)上，軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用VisualBasic（VB）高級(jí)語(yǔ)言，結(jié)合開(kāi)放式數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)（ODBC），采用Access外部數(shù)據(jù)庫(kù)，將自行開(kāi)發(fā)的硬件系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集軟件功能模塊通過(guò)DDE與FIX軟件進(jìn)行接口。

3 配料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
與實(shí)現(xiàn)混凝土回轉(zhuǎn)窯的正常工作要求非常嚴(yán)格的窯溫、煤粉和生料的比率，并對(duì)流量進(jìn)行精確的統(tǒng)計(jì)，每個(gè)環(huán)節(jié)都直接影響出廠混凝土的質(zhì)量，這就決定了自動(dòng)配料系統(tǒng)必須有極好的檢測(cè)功能和控制性能。本系統(tǒng)全數(shù)字式的設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)在全數(shù)字方式下運(yùn)行，從而有效的避免了采樣誤差、漂移誤差、電磁干擾等因素的影響，將數(shù)據(jù)精度提高到傳感器和重量變送器的精度。

3.1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、流量、速度、位移等物理量進(jìn)行測(cè)控，首先要通過(guò)傳感器把上述物理硬件是工業(yè)實(shí)時(shí)配料系統(tǒng)的核心，其采樣精度、抗干擾性能、穩(wěn)定性能極大的影響控制的質(zhì)量，在軟件的協(xié)調(diào)下，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)被控對(duì)象準(zhǔn)確的測(cè)量，穩(wěn)定的控制，是工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的最低要求。

（1）配料系統(tǒng)精度

為保證數(shù)據(jù)采集的精度，工業(yè)控制機(jī)采用研華P-III，保證采集速度。數(shù)據(jù)采集卡采用適用于工業(yè)控制機(jī)的ISA總線，A/D采用AD1674，12位轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換速度為10uS，非線性誤差≤1LSB（采集電壓為10V，精度為2.44mV），輸入阻抗10MΩ；D/A采用DAC1232，12位轉(zhuǎn)換芯片，轉(zhuǎn)換時(shí)間≤1uS，轉(zhuǎn)換誤差≤1%FSR，輸出阻抗≤2Ω。

（2）抗干擾設(shè)計(jì)

正確接地，消除電場(chǎng)干擾，共阻抗干擾在稱重配料儀表安裝時(shí)最容易被忽視，通常情況下外部信號(hào)線都采用屏蔽電纜，然而并不是屏蔽電纜本身就能防止干擾進(jìn)入，它必須通過(guò)正確的接地才能使信號(hào)免于外部干擾的影響。系統(tǒng)采集卡采用了光電耦合技術(shù)，在信號(hào)進(jìn)入計(jì)算機(jī)采集系統(tǒng)時(shí)加入隔離器件，它不但能夠隔離掉外部的干擾信號(hào)，而且同時(shí)還可以對(duì)主機(jī)形成一定的保護(hù)，使主機(jī)不會(huì)由于外部強(qiáng)干擾而造成破壞。信號(hào)進(jìn)機(jī)前，加電容濾波，減小噪聲干擾。

（3）冗余設(shè)計(jì)

在不改變?cè)械南到y(tǒng)硬件的基礎(chǔ)上，預(yù)留出10路模擬輸入通道，2路模擬輸出通道，10路數(shù)字輸入通道，10路數(shù)字輸出通道。在不改變軟件的基礎(chǔ)上，可實(shí)現(xiàn)2路模擬輸入，2路模擬輸出，

2路數(shù)字輸入，2路數(shù)字輸出，如需進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)，只需稍加改動(dòng)軟件即可。

3.2 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

為了縮短開(kāi)發(fā)研制周期，提高系統(tǒng)的整體可靠性，增加現(xiàn)場(chǎng)流程的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)顯示，軟件平臺(tái)采用FIX軟件，軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用VisualBasic語(yǔ)言編程，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Access外部數(shù)據(jù)庫(kù)，用VB實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、轉(zhuǎn)換、處理，控制信號(hào)的輸出，數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)。用FIX軟件實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，流程的動(dòng)態(tài)變化，報(bào)警的實(shí)現(xiàn)。

（1）數(shù)據(jù)采集（DAS）

量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，對(duì)送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，將信號(hào)放大或衰減、濾波、整形或調(diào)整電平，使之滿足A/D轉(zhuǎn)換器或計(jì)算機(jī)的輸入要求。數(shù)據(jù)采集要求有很好的實(shí)時(shí)性，準(zhǔn)確性。下面是數(shù)據(jù)采集的片段：
m_mid = AoOutValue(4)
If sl_do1 = 1 Then
AoOutValue(4) = m_mid
AoOutValue(4) = (AoOutValue(4) * (20# - 4) / 100 +
4) * 1000
AOSingle BaseAdd, 5, AoOutValue(4)
Else
AOSingle BaseAdd, 5, 4000 '輸出 4mA,關(guān)閉富勒閥 1
End If
'控制生料閥 2
If sl_do2 = 1 Then
AoOutValue(4) = m_mid
AoOutValue(4) = AoOutValue(4) * (10000 - 2000) /
100 + 1900 '0-100 轉(zhuǎn)換至 2-10v
AOSingle BaseAdd, 6, AoOutValue(4)
Else
AOSingle BaseAdd, 6, 1950 '輸出 1.95v,關(guān)閉富勒閥 2
End If
AOSingle BaseAdd, 7, AoOutValue(5) '控制生料流量計(jì)

（2）數(shù)字信號(hào)處理（DSP）

計(jì)算機(jī)根據(jù)被測(cè)控對(duì)象的需要，對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)分析運(yùn)算，處理，結(jié)果一方面送至顯示器、打印機(jī)等外設(shè)，一方面由A/D—D/A板將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬電信號(hào)輸出，對(duì)外部物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)處理還包括消除信號(hào)中的噪聲及其它干擾及對(duì)數(shù)據(jù)本身進(jìn)行某些變換加工。本套混凝土配料系統(tǒng)采用平滑濾波消除尖峰干擾，曲線擬合實(shí)現(xiàn)優(yōu)化控制，浮動(dòng)標(biāo)定法消除傳感器、變送器的漂移干擾。下面是信號(hào)處理的片段：
Private Function InputFilter(i As Integer) As Single
'輸入平滑濾波函數(shù)
Dim m_sum As Single
Dim j, K As Integer
K = UBound(m_Filter, 2)
For j = 0 To K - 1
m_Filter(i, j) = m_Filter(i, j + 1)
Next jm_Filter(i, K) = AiInValue(i)
For j = 0 To K
m_sum = m_sum + m_Filter(i, j)
Next j
InputFilter = m_sum / (K + 1)
End Function

3）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)對(duì)于歷史存檔，事故分析具有非常重要的意義，尤其是對(duì)于與現(xiàn)場(chǎng)控制密切相關(guān)的參數(shù)更是關(guān)系到控制的好壞。為此我們采用微軟的Access數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)控制回路的PID參數(shù)，標(biāo)定參數(shù)、斜率進(jìn)行存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的優(yōu)化控制。Dim db1 As Database
Dim rs1 As Recordset
Set db1 = OpenDatabase(App.path + "\Mao.mdb")
Set rs1 = db1.OpenRecordset("select * from data")
With rs1' 將記錄寫(xiě)入文件中
.MoveFirst
.Edit
.Fields("mf_jzc1") = mf_jzc1
.Fields("mf_llj1") = mf_llj1
.Fields("mf_jzc2") = mf_jzc2
.Fields("mf_llj2") = mf_llj2
.Fields("sl_gc") = sl_gc
.Fields("sl_llj2") = sl_llj
.Update
.MoveNext
End If
End With
rs1.Close
db1.Close

3.3 混凝土配料系統(tǒng)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

工業(yè)控制要求很好的穩(wěn)定性，且能長(zhǎng)時(shí)間不間斷的運(yùn)行。本測(cè)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采用工控機(jī)進(jìn)行稱重?cái)?shù)據(jù)采集、信號(hào)處理和數(shù)據(jù)交換，采集卡的工作溫度0~50℃，濕度可達(dá)80%RH，保證現(xiàn)場(chǎng)正常的運(yùn)行。為滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，我們采用微軟公司的VisualBasic6.0語(yǔ)言作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用FIX軟件作為運(yùn)行平臺(tái)。VisualBasic6.0是Windows環(huán)境下的可視化編程語(yǔ)言，其功能強(qiáng)大，幾乎可與各種語(yǔ)言相接口，界面友好，符合Windows標(biāo)準(zhǔn)。世界排名第一的FIX組態(tài)軟件，商品化程度高、成熟可靠，能夠很出色地滿足配料系統(tǒng)的模塊化、分布式、多平臺(tái)支持的技術(shù)要求，曾連續(xù)多年被國(guó)際過(guò)程控制協(xié)會(huì)評(píng)為最佳軟件。因此，目前國(guó)內(nèi)許多企業(yè)中的新組建的控制系統(tǒng)都采用FIX作為其組態(tài)軟件，對(duì)整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)監(jiān)控。

4 結(jié)束語(yǔ)
本文提出了一套具體的用于混凝土配料系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合了傳感器、稱重變送器、配料儀表，工控機(jī)采樣、接口、信號(hào)處理、信息管理、實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、報(bào)警等應(yīng)用技術(shù)。同時(shí)介紹了配料控制系統(tǒng)軟硬件的設(shè)計(jì)方案，注意事項(xiàng)。在實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)據(jù)采集精確，實(shí)時(shí)性能好，穩(wěn)定性能高，適合于現(xiàn)場(chǎng)控制。本系統(tǒng)已成功的在廣東茂名混凝土廠投入使用，效果良好。

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