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1　 前言

在水泥生產(chǎn)過程中 ,生料配料的合格率是影響水泥煅燒質(zhì)量的重要因素. 配料系統(tǒng)是實現(xiàn)生產(chǎn)過程控制和質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一. 同時 ,它也是實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化 、 企業(yè)的科學(xué)管理、安全穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段. 因水泥行業(yè)常用的皮帶秤的結(jié)構(gòu)原因,調(diào)試, 標(biāo)定都較麻煩 ,且隨皮帶的松緊和物料的不均勻, 皮帶張力的變化很難控制 ,皮帶張力調(diào)整不適當(dāng)就無法投入現(xiàn)場使用 ,而且往往零點飄移較大 ,影響計量精度. 斗式秤克服了皮帶秤的一些缺點 ,且成本較低、維修方便. 因此在水泥行業(yè)得到迅速的推廣應(yīng)用.

2　 系統(tǒng)工作原理

生產(chǎn)過程主要有原料倉 ,電振給料機(jī)、秤斗 、 稱重傳感器,開關(guān)斗門電機(jī), 計算機(jī)控制系統(tǒng)組成 ,系統(tǒng)控制采用間歇式的靜態(tài)稱重原理,即每一循環(huán)周期完成下料 、 稱重 、 放料、 混合配料、 再下料的過程.

在運(yùn)行初期,計算機(jī)首先啟動電振機(jī)將原料送入稱重料斗中 ,此時稱重傳感器將料重信號經(jīng)變速器送入計算機(jī)并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù),當(dāng)料重數(shù)據(jù)與稱重設(shè)定值相等時,計算機(jī)控制電振機(jī)停止,然后啟動斗門電機(jī)打開放料口,將原料送入下一工序. 考慮下料速度過慢會影響生產(chǎn),因而本系統(tǒng)采取先快后慢的下料方式 ,當(dāng)稱重料斗中的料重為稱重設(shè)定 a%(a可選),電振機(jī)由快振切換到慢振至停止,這樣可加快配料系統(tǒng)的配料速度. 為了使混料更均勻,最后稱重系統(tǒng)先放料,當(dāng)料頭傳輸至前一稱重系統(tǒng)料斗位置處時, 打開此稱重系統(tǒng)放料口放料,以此類推,此時,計算機(jī)啟動斗門電機(jī)關(guān)閉各稱重系統(tǒng)的放料口,為下一次配料做準(zhǔn)備.

3　 計算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計

3 . 1　 控制系統(tǒng)的硬設(shè)計

硬件系統(tǒng)采用臺灣研華 6186奔騰四級工控主機(jī). 接口電路包括: 16路 A /D輸入通道,其中斗秤測量信號 5路; 16路 D /A輸出通道,其中電振機(jī)快振 5路,電振機(jī)慢振 5路,斗門開啟 5路,報警 1路。

3 . 2　 系統(tǒng)軟件的設(shè)計

軟件設(shè)計全部采用 C語言來實現(xiàn) ,由于本設(shè)計控制過程極其復(fù)雜, 且數(shù)據(jù)處理程序較多 ,故采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計 ,程序結(jié)構(gòu)清晰. 全部提示采用漢字處理,可使本裝置的軟件有較強(qiáng)的功能 ,為操作人員提供較好的交互環(huán)境.

3 . 3　 提高精度的軟件設(shè)計技術(shù)

3 . 3 . 1　 非線形修正技術(shù)

由于秤斗本身結(jié)構(gòu) 、 傳感器安裝位置的影響 ,或模擬信號在傳輸和放大過程中通常會產(chǎn)生一定的非線性失真. 因此需要對傳感信號、放大電路 、A /D轉(zhuǎn)換和傳輸過程中客觀的一些非線性因素修正處理. 從而在精度上進(jìn)一步保證了測量值在整個測量信號范圍之內(nèi)具有良好的線性. 

使用線性插值時把 0到滿量程 W _max 分成 n段 ,當(dāng)測得秤斗中實物重量為 W _i 時 ,電壓信號為 U _i , 假設(shè)運(yùn)行測得 U_x滿足 U ₁ ≤U_x≥U ₂ 時 ,計算重量 

同理可以計算其它區(qū)段的重量值. 為減小誤差的產(chǎn)生 ,在插值法進(jìn)行修正時,對曲線中曲率大的部分, 插值的距離要小 ; 反之,對曲線中曲率小的部分,插值的距離可以大一點^{[ 1]} .

3 . 3 . 2　 落差自動補(bǔ)償技術(shù)

由于給料電振機(jī)與秤斗之間有一定的距離 ,當(dāng)被計量的物料重量達(dá)到額定值時 ,控制系統(tǒng)發(fā)出停電振機(jī)指令 ,但此時有一段已離開料口還未到秤斗的“自由”料柱 ,這時上空的余料經(jīng)自由落體方式落入秤斗, 這時被稱量的物料必然超過額定值,自由落料產(chǎn)生了影響配料精度的隨機(jī)誤差 ,稱之為落差^{[ 2]}. 落差受物料顆粒度、溫度 、 濕度 、 料倉壓力 、 下料電振機(jī) 、A /D采樣、系統(tǒng)處理速度的影響 ,各因素全歸結(jié)為落差來修正. 償落差誤差通常采用實驗法求得補(bǔ)償系數(shù)進(jìn)行外推補(bǔ)償. 配料過程中 , 假設(shè)原有落差補(bǔ)償為 W _h , 各次的誤差為△ W _i ,物料計量的額定值為 W _t ,各次實際控制的計量值為 W _ci ,修正系數(shù)為 λ .

即：采用落差系數(shù)的目的是當(dāng)由于某種原因使配料過程超差時不使錯誤的誤差信號對下一次配料補(bǔ)償值產(chǎn)生過大影響, 保證系統(tǒng)穩(wěn)定性. 用這種補(bǔ)償算法 ,經(jīng)過幾次配料就可以使落差補(bǔ)償收斂到真值.

4　 結(jié)束語

本系統(tǒng)是綜合各廠配料控制基礎(chǔ)上改進(jìn)而研制的新控制系統(tǒng), 解決了以往系統(tǒng)的不足, 針對可靠性方面設(shè)計的軟 、 硬件針對性措施較為完善 ,人機(jī)交互能力強(qiáng) ,其配料精度達(dá) 0 . 1%, 在惡劣的環(huán)境下能長期、穩(wěn)定地運(yùn)行, 具有高可靠性和良好的抗干擾性. 并已在青海貴德水泥廠、青海湟中水泥廠順利投入運(yùn)行. 實踐表明, 該系統(tǒng)有較高的性能 / 價格比 ,很有推廣價值.

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