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本文介紹了水泥廠生產(chǎn)中應用，光譜儀、水泥配料系統(tǒng)和失重秤三者之間的聯(lián)網(wǎng)技術，以及水泥配料專家系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)了分析數(shù)據(jù)傳送、配料計算和自動下料，達到水泥成分快速分析和配料自動化的目的。
問題的提出 
某水泥廠特種水泥生產(chǎn)配方主要由石灰石、鋁釩土和部分熟料(晶種)組成，配料原則上應該根據(jù)各原料的化學成分按比例配制。但是因為技術和裝備等原因，原料、生料和熟料的成分分析一直沿用傳統(tǒng)的化學分析方法，定時取樣，手工分析。根據(jù)CaCO3的滴定值，人工計算，人工下料，配料方法原始，時間滯后，不能及時精確地指導生產(chǎn)，致使生料堿度系數(shù)Am合格率和625號高鋁水泥產(chǎn)品品級率低，嚴重制約了特種水泥生產(chǎn)的發(fā)展。  
1999年我們采用X熒光光譜分析技術，實現(xiàn)了原料、生料和熟料成分的快速分析，建立了各種分析數(shù)據(jù)庫，編制了水泥配料專家系統(tǒng)軟件，建立了光譜儀、微機配料控制系統(tǒng)和失重秤三者之間的聯(lián)網(wǎng)，完成了分析數(shù)據(jù)的傳送、配料的自動計算和失重秤下料量的自動控制，提高了特種水泥生產(chǎn)控制分析和過程控制的自動化水平，滿足了生產(chǎn)的要求。  
水泥生料、熟料成分的快速分析  
成分分析用國內(nèi)較先進的X熒光光譜分析技術，儀器為國產(chǎn)FJ-2810G型X熒光分析儀。主要由X射線發(fā)生器、樣品室、Si-Li探測器、多道能譜儀、計算機數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和壓片制樣裝置等構成。工作原理是利用X射線激發(fā)被分析元素的原子，從而產(chǎn)生該元素的特征X射線，由探測器接收特征X射線而產(chǎn)生電源脈沖，經(jīng)前置放大器、主放大器、模數(shù)轉換器變成微機可接受的數(shù)字量被多道譜儀所采集、由計算機將獲取的特征X射線的強度數(shù)據(jù)進行一系列的數(shù)學處理，并加以標定、擬合、校正，最后得到樣品中各元素的含量。  
1.1　標準樣品的制備  
儀器分析的精度主要取決于標準樣品的均勻性和準確定值。X熒光光譜分析每個品種選擇了15～30個，標樣中各元素的含量范圍覆蓋生產(chǎn)樣品所可能達到的范圍并有一定的變化梯度。  
選取生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的最高和最低的樣品分別粉磨，并用0.08mm方孔篩進行篩分處理，將篩余部分重新粉磨，直至全部通過0.08mm方孔篩。然后進行篩混，隨機取樣8次，進行硅、鐵、鋁、鈣、鎂、鈦等化學成分的測定，檢查其均勻性，并進行成分定值。中間標樣按間隔布點，用高低標樣按比例摻混，配制成分布均勻的15～30個標樣，這些標樣分別用振動篩篩混4次，然后再人工篩混3次，經(jīng)過化學分析多次測定，進行定值。  
1.2　工作曲線的制作  
儀器分析的關鍵是工作曲線，需進行壓片、測量、設置分析元素和檢測區(qū)、編輯濃度文件和強度文件、編輯影響元素表、做工作曲線等工作。還要進行分析準確性和可靠性檢驗，進行統(tǒng)計分析，計算相對標準偏差。  
1.3　生產(chǎn)應用  
本法經(jīng)過化驗室8個多月的運行使用，承擔了普通水泥和特種水泥的生料、熟料及其它原料的成分分析任務，取代了原來的化學分析方法。儀器分析SiO2、Al2O3和CaO的標準偏差都在0.15～0.25之間；Fe2O3的在0.1左右；MgO的稍高，達到0.3左右；分析結果合格率在90%以上。分析精度和準確性可以滿足生產(chǎn)控制分析需要，同時提高了分析速度，減輕了工人勞動強度，人員減少了55%，降低了分析成本。  
水泥原料磨在線自動配料系統(tǒng)的開發(fā)  
2.1　配料系統(tǒng)設計原則  
1)軟件界面友好，操作簡單，適宜一般工作人員使用。  
2)系統(tǒng)安全、可靠、易于維護。  
3)充分利用設備原有的資源，全部采用國產(chǎn)儀器，節(jié)省投資。  
4)開放式系統(tǒng)，易于擴充和修改。  
5)離線快速分析、在線控制。  
2.2　分析數(shù)據(jù)庫的建立  
在X熒光光譜儀微機上，根據(jù)傳送和配料需要，建立了普通水泥、特種水泥生料和熟料的分析數(shù)據(jù)庫。這樣，分析員每分析一個樣品，分析結果會自動存入相應的數(shù)據(jù)庫中，以備調用。  
2.3　X熒光光譜儀與配料系統(tǒng)的連接  
由于X熒光光譜儀不僅用于自動配料，還承擔其它分析任務。為使X熒光光譜儀和配料系統(tǒng)都能各自不中斷運行，充分發(fā)揮各自的作用。經(jīng)過比較，我們選用了WIN95的對等網(wǎng)，在雙方微機上各安裝一塊網(wǎng)卡，配置了網(wǎng)絡適配器。這樣連接，充分利用了WIN95的多任務功能，并且成本低，性能可靠，配料系統(tǒng)可以隨時到熒光分析儀的數(shù)據(jù)庫中讀取分析數(shù)據(jù)，而不用中斷X熒光的正常分析工作。  
專家系統(tǒng)微機距離現(xiàn)場配料崗位300m左右，需進行遠程通訊。我們采用遠程通訊卡和芯屏蔽電纜將二者相連。這里使用了VB6的串行通信控件MSCOMM，通過對其屬性的設定和編程，實現(xiàn)了配料數(shù)據(jù)的自動傳送。  
2.4　水泥配料專家系統(tǒng)軟件的開發(fā)  
2.4.1　專家系統(tǒng)配料的主要公式  
我們根據(jù)接收到的FJ-2810G型X熒光分析儀的分析數(shù)據(jù)，計算堿度系數(shù)Am，參考水泥技術人員的經(jīng)驗預置一整定值(Am0)，通過比較，計算出要加物料的重量，傳送到失重秤，實現(xiàn)自動控制下料量。  
2.4.2　程序原理
根據(jù)上述模型和控制機理，編制了采樣、對比分析、調整發(fā)送和控制等程序，匯集成水泥配料專家系統(tǒng)軟件。
2.4.3　功能介紹  
本軟件用VB6語言編寫，可直接運行于WIN95或WIN98環(huán)境中，界面友好，操作簡單。為了便于用戶操作，軟件的全部功能按鈕放于屏幕底部，用戶用鼠標單擊左鍵，便可實現(xiàn)相應的功能。它們分別為:輸入標準值、接收數(shù)據(jù)、計算配比、調整配比、修改配比、發(fā)送配比、退出。各功能分別介紹如下:  
輸入標準值:執(zhí)行后，會彈出一個對話框，請用戶輸入各個配料成分的標準配比和經(jīng)驗堿度系數(shù)Am0。用戶輸入完成后，單擊確定，各配比會被顯示在主屏幕上。  
計算配比:程序將平均值代入Am計算公式，計算出實際的Am值，并顯示于屏幕上。  
接收數(shù)據(jù):通過WIN95對等網(wǎng)，從X熒光分析儀的專用數(shù)據(jù)庫中讀取分析數(shù)據(jù)。執(zhí)行時，會先請求用戶輸入樣品名稱，然后程序會從數(shù)據(jù)庫中找出所有符合條件的分析數(shù)據(jù)記錄，用網(wǎng)格控件以電子表的形式顯示于屏幕上，并求出平均值，列于電子表格最后一行。  
調整配比:程序將實際的Am值與給定標準的Am0相比較，計算出差值，判斷是否超差。如果超差，則調整石灰石和鋁釩土等原料的配比。  
發(fā)送配比:程序將調整后的配比通過串口發(fā)送至失重秤微機。為了能夠讓控制機知道去控制幾號磨，用選項控件，做了一個磨號選擇過程，用戶只需將預控制的磨號前的按鈕選中，程序會自動將配料數(shù)據(jù)發(fā)往該磨。  
2.4.4　配料系統(tǒng)與失重秤的連接  
配料微機距離現(xiàn)場配料崗位300m左右，需進行RS-232串行端口遠程通訊。我們采用遠程通訊卡和四芯屏蔽電纜將二者相連。這里使用了VB6的串行通信控件MSCOMM，通過對其屬性的設定和編程，實現(xiàn)了配料數(shù)據(jù)的自動傳送。  
2.4.5　程序的使用  
程序使用時，在WINDOWS桌面上雙擊配料系統(tǒng)圖標，即可進入水泥專家配料系統(tǒng)。程序的所有操作在屏幕上均有體現(xiàn)。  
2.5　特種水泥自動配料系統(tǒng)簡介  
2.5.1　控制模式  
本系統(tǒng)控制模式分為兩種。模式1可以自動與X熒光分析儀連接的專家系統(tǒng)微機通訊，專家系統(tǒng)微機根據(jù)分析數(shù)據(jù)及工程師下達的堿度系數(shù)Am指標，自動計算調整配比并發(fā)送到現(xiàn)場控制微機。模式2為重量配比，配比為工藝員根據(jù)化驗結果，手工調整。兩種模式可以隨時切換。  
2.5.2　配料系統(tǒng) 
特種水泥快速分析與自動配料控制聯(lián)網(wǎng)結構，系統(tǒng)硬件由X熒光光譜儀、混凝土配料微機系統(tǒng)、遠程通訊卡、球磨機和失重秤等組成。這種方式是經(jīng)過多種方案對比，優(yōu)化選取的，具有成本低、操作維護方便，效果好等特點。系統(tǒng)運行時，配料微機自動從X熒光分析讀取有關分析數(shù)據(jù)，經(jīng)運算處理后，計算出新的配比，通過串口遠程傳至失重秤微機，失重秤微機接到新的配比方案后，指導失重秤動作，按指令下料。  
2.5.3　配料系統(tǒng)功能  
1)自動調用X熒光光譜儀的成分分析數(shù)據(jù)；  
2)自動計算、調整配比，給定下料量；  
3)根據(jù)下料量自動發(fā)出指令卸料；  
4)系統(tǒng)能自動累計顯示每路的時產(chǎn)量、班產(chǎn)量、日產(chǎn)量、月產(chǎn)量、年產(chǎn)量，可以隨時查詢和打印；  
5)在線控制與離線控制隨意切換；  
6)具有雙通訊功能，可以跟總控微機連接，也可以同時跟X熒光分析儀或鈣鐵分析儀連接；可以將信息遠傳到水泥廠管理部門。  
這種高質量水泥配料系統(tǒng)有著較高的性價比，不受路數(shù)和磨機臺數(shù)限制，適合失重秤、皮帶秤、調速秤?？梢栽诮ú男袠I(yè)推廣，也可以應用于水泥廠其它生產(chǎn)過程分析和配料系統(tǒng)，有較高的推廣應用價值。 

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