自动配料控制系统的研制.pdf

第 6期 2 0 0 3年 1 2月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i n e Au t oma t i on No． 6 De c．2 0 0 3 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 3 0 60 0 2 7 0 3 自动配料控制系统的研制 周 建 洪 鞍 山科技大学 ， 辽宁 鞍山 1 1 4 0 4 4 摘 要 介 绍 了采 用 OMR ONC P L C 为主 控 机 的 自动 配料 控 制 系统 ， 其 可 通过 变 频调 速 实现 给 料 控 制 。该 系统具有精度 高、 可行 性好 、 抗 干扰 能力强等优 点 ， 有一 定的推 广价值 。 关键 词 螺 旋 给 料 机 ；配料 ；自动 控 制 ；变频 器 ；电子 秤 ；P L C 中 图分 类 号 T F 3 4 5； T P 2 9 文 献 标 识 码 B De v e l o p me nt o f Aut o ma t i c Bl e n di n g Co nt r o l Sy s t e m ZH0U J i a n h o n g An s h a n Sc i e n c e Te c h n o l o g y Un i v e r s i t y，An s h a n 1 1 4 0 4 4，Ch i n a Ab s t r a c t Th e p a p e r i n t r o d u c e d a n a u t o ma t i c b l e n d i n g c o n t r o l s y s t e m a d o p t e d OM RONC PLC a s ma s t e r ， whi c h r e a l i z i ng b l e nd i ng c o nt r ol t hr o ug h f r e q ue nc y c o nt r o1 ．Thi s s y s t e m ha s a d va n t a g e s s u c h a s hi gh p r e c i s i o n， g o o d f e a s i bi l i t y，s t r ong a nt i i nt e r f e r e nc e，e t c ．，whi c h h a s e x t e n d v a l ue． Ke y wor ds s c r e w f e e de r，b l e n di n g，a u t o m a t i c c o nt r ol ，f r e q u e nc y c o n ve r t e r，e l e c t r o n i c s c a l e，PLC 0 引言 在冶 金 行 业 中 ， 配 料 是 其 生 产 过 程 的 重 要 组 成 部分 。其 中炼 钢 生产 中所 用 的保 护渣 是 由石灰 石 、 玻璃粉 、 石墨 、 水泥 、 工业氯化钠 、 苏打 等 8种 物料 按 照一定 比例进 行 配 制 的。多年 来 为 了提 高 生产 效 率 ， 研制 了 以单 片机 或工 业控 制计算 机 为主控 制机 的 自动配料装置 。但 由于 自动 配料系统 的现场 环境 较 差 ， 单 片机或 微机 在恶 劣 的环境下 其稳 定性 和可 靠 性 会 受 到 一 定 的 影 响 。 随 着 P L C 的 应 用 日益 普 及 ， 其使 用方法简单 ， 便 于掌握 ， 且可靠 性极 高、 抗 干 扰很强 ， 因此笔 者采 用 OMR ONC 2 0 0 H P L C为 主控 机开发 了 自动配料控 制系统 。 1配料 过 程 及 控 制 方 案 炼钢保护渣是 由 8种物料 按照一定 的 比例进行 配制的 ， 其配料系统 的工 艺过程 如图 1所示 。 1 ． 1 贮料 仓 料 门控 制 8种 物 料 分 别 放 入 8个 贮 料 中 ， 8个 贮 仓 料 在 圆 锥形 中间漏 斗上方 围成 一 圈 图 中只画 出 2个贮 料 仓 ， 物 料 依 次 经 中 间 漏 斗 放 入 电 子 秤 中进 行 称 量 。 贮料仓分为上料 仓和下料仓 ， 在 8个 上料仓 中放 入 8 收稿 日期 2 0 0 30 62 3 图 1 配 料 系 统 工 艺 流 程 图 种物料 ， 下料 仓 的下 口接 螺旋 给 料机 。为防 止螺 旋 给料机 被物料“ 压死” ， 在 下料仓 中设 置 了上 、 下 阻移 式物位计 。当物料在下料位时 开启 上 下料仓间 的 阀 门 ， 将 物 料 放 入 下 料 仓 中 ； 当物 料 到 达 下 料 仓 的 上 料 位 时 ， 关 闭 此 阀 门 。 1 ． 2 自动 配 料 过 程 控 制 系 统 首 先 启 动 1 螺 旋 给 料 机 ， 全 速 向称 重 电子秤连续 加料 ， 电子 秤进 行 连续 称量 。当达 到称 量值 的一定值时 ， 螺旋 给料机转 速开始下 降 变频调 速 ， 随着物料 的增加 ， 螺旋给料 机的速度 越来 越慢 ； 当称重 值 接 近或 达 到要 求 的数 值 时 螺 旋 给 料 机停 车 ， 此时每一 种 物料 称量 完毕 。打 开 电子秤 放 料 阀 门 ， 将物料放入 中间贮料仓 中暂存 。然后启 动 2 给 维普资讯 2 8 工矿 自动 化 2 0 0 3年 1 2月 料机 称量 第 2种物 料 ， 每称 完一 种 即放 人 中 间贮 料 仓 中暂存 ， 待 8种 物料 均称 量完 毕后一 起放 人球 磨 机 中， 注水混合后送到下道工序 。 2系统 的硬 件设 备 2． 1 自动 称 量 系统 的组 成 根 据 前 述 的 控 制 和 要 求 ， 采 用 OMRONC 2 0 0 H P L C、 双 剪 切 梁 压 力 式 重 量 传 感 器 、 阻 移 式 物 位 计 等 设备来实现 。称重传感器 由 3个双剪 切梁式 重量 传 感器 并联 构成重 量检 测单 元 ； 直 流放大 器将 微弱 的 电压信号 0～6 0 mV 放 大 成 标准 的 电压 信 号 0～ 1 0 v ， 送 人 OMR ONC 2 0 0 H 的 模 数 转 换 器 模 块 AD 0 0 1中 去 ， 再 经 C P U 计 算 ，由 数 模 转 换 模 块 D A0 0 1输出 0 ～1 0 v信号 ， 去控 制变频 器 的频 率 ， 从 而 控 制 螺 旋 给料 机 的 给 料 速 度 。 2 ． 2 自动 称 量 系统 的硬 件 设 计 自动称量系统 的硬件 原理框 图如 图 2所示 。该 系统既有模拟量控制又有 开关量 控制 。模拟 量控 制 即前述 的 自动称 量控 制 ， 开关 量控 制是将 贮料 仓料 位计 的信号 和检 测球 磨机位 置 的行程 开关 信号 、 启 动停 止 信 号 送 人 开 关 量 输 入 模 块 I D2 1 1中 去 ， 经 过 C 2 0 0 HC P U 的判 断去控 制输 出模 块 OC 2 2 5 ， 从 而实 现对贮 料仓 电磁 阀 的控 制 ， 以及对各 种状 态指 示 的 控 制 。 OMRONC2 0 0 H B C0 81 VI 图 2 自动称 量 系统硬 件原 理框 图 3系统 软 件设 计 本系统采 用 的是 C 2 0 0 H P L C， 其程 序语 言为梯 形图 。 自动称 量控 制 系统 的软件 分 为两 部分 一部 分 为 料 仓 料 位 控 制 软 件 ， 另 一 部 分 为 称 量 系 统 的 控 制软件。 3 ． 1 料 仓 料 位控 制 系统 本系统 中的贮 料仓 共有 8个 ， 每 个料 仓 的程 序 框 图如 图 3所 示 。 图 3料 仓 料 位 控 制 程 序 框 图 3． 2 自动 称 量控 制 系统 本 系 统 由 于 不 允 许 重 量 有 超 调 ， 故 不 能 采 用 一 般 的控 制 方 法 ， 为 了满 足 称 量 精 度 和 称 量 快 速 性 ， 本 系统 采 用 饱 和非 线 性 方 法 来 实 现 ， 其 控 制 方 法 如 图 4 所示 。 图 4控 制 原 理 框 图 图 中 【 ， k的 限 幅 值 为 1 0 V， 由 于 每 一 种 物 料 的 配料重量不 同 ， 故 【 ， 。 、 Kl的数值亦 不 同。当配料 开 始 时 【 ， 。 f 较 小 ， Uk Kl △ U Uk m ， 螺 旋 给料 机 全 速 给料 ； 当 【 ， 。 f 达到一 定值 时 ， Uk K1 △ U Uk ， 此 时 uk为实 际值 ， 随 着 【 ， f 的逐 渐上 升 ， 【 ， k逐 渐 下 降 ， 给 料 速 度 逐 渐 变 慢 ； 当 【 ， k接 近 于 零 时 ， 停 止 给 料 ， 即称量完毕 。其程 序框 图如 图 5所示 。 并 关 Y l 1 变频 器 控制l l 1 给料 机 工作l ] 匦 J 电 子 秤 放l 辩J I l 电子秤放 料l r．_ i -- ] i l 中间料仓放料l 图 5 自动 称量 控 制系 统程 序框 图 4提 高 称 量 精 度 的 措 施 为 了提高称量精度 ， 采用 了 3个精度高 、 线性 度 维普资讯 第 6期 2 0 0 3年 1 2月 工矿 自 动化 I ndu s t r y a nd M i n e Au t oma t i on No． 6 De c．2 0 03 文章 编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 0 3 0 60 0 2 90 3 智能 型电动葫芦下 滑量检 测仪 徐 志 强 ， 郭 顺 京 ， 阎有 运 焦作工学 院电气工程 系 ， 河南 焦作4 5 4 0 0 0 摘 要 在 总结 和 分 析 了现 有 电动 葫 芦 制动 下 滑 量 测 试 方 法 的基 础 上 ， 提 出 了采 用 AT 8 9 C 5 2单 片机 设 计 的智能测试 系统 ， 该 系统使测试的精度 、 劳动效 率显 著提 高 ， 而且 减 少 了劳动 量。 实际运行 正 常、 可 靠性 良 好 。 关键 词 电动 葫 芦 ；下 滑 量 ；检 测 仪 ；智 能 ；单 片 机 中 图分 类号 T D5 3 2 文 献 标 识 码 B I n t e l l i g e n t Me a s u r i n g I n s t r u me n t o f Gl i d e Qu a n t i t y o f El e c t r i c Ho i s t XU Z h i q i a n g， GUO S h u n j i n g， YAN Yo u y u n D e p t ．o f E l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g o f J i a o z u o I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y ， J i a o z u o 4 5 4 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t O n t h e ba s i s o f s umm a r y i n g a nd a n a l y z i n g c u r r e nt me a s u r i n g me t ho d s o f gl i de q u an t i t y of e l e c t r i c h oi s t ，t h e p a p e r p ut f o r wa r d a n i nt e l l i g e nt me a s u r i ng s ys t e m u s i n g s i n gl e c h i p m i c r o c o m pu t e r AT8 9C5 2．Thi s s y s t e m i mpr o v e d m e a s u r i n g a c c u r ac y a nd l ab o u r e f f i c i e nc y s t r i ki n gl y，a l s o r e du c e d l a bo u r q u a nt i t y The r un ni n g s h owe d t ha t t he s y s t e m wo r k e d we l l a nd ha d g o od r e l i a b i l i t y． Ke y wor ds e l e c t r i c h oi s t ，gl i d e qu a nt i t y，me a s u r i ng i n s t r u m e nt ，i n t e l l i ge n t，s i ng l e c hi p m i c r o c o m pu t e r 0引 言 电动葫芦是 矿山 、 工厂 、 港 口等常用 的一种轻小 型起重设备 ， 是工作现场提高劳动效率 、 改善劳动条 件 的必 备机 械 。 因为其 主要 用 于承 载重 型物 品 ， 因 收 稿 日期 2 0 0 3 0 72 4 作 者简 介 徐 志强 1 9 7 7一 ， 男 ， 湖北 人 ， 硕 士 研究 生 ， 主 要从 事 单 片机 和智能 仪表控 制方 面的研 究工作 。 此 在运 行制动后 ， 由于重力 作用 ， 总存在一个制 动下 滑量 ， 这将直接影 响现 场工 作人 员 的人身安 全 。因 此 制 动 下 滑量 成 了 电 动 葫 芦 安 全 检 查 的一 个 重 要 指 标 ， 中华 人 民共 和 国专 业 标 准 钢 丝 绳 电动 葫 芦 试 验 方法 中对其有详细 的要求 。 对 于 制 动 下 滑 量 的测 试 ， 基 于 国标 Z B J 8 0 0 1 3 ． 4 钢丝 绳 电 动 葫 芦 试 验 方 法 中 规 定 的 测 试 方 法 ， 广 大 工程 技 术 人 员 根 据 实 践 经 验 ， 对 上 述 方 法 做 了 适 当改 进 ， 提 出 了 一 种 采 用 行 程 开 关 控 制 的 检 测 方 好 、 美 国拉姆齐公 司生 产 的双剪切 梁 S形 称重 传感 器 ， 在电子秤底部互成 1 2 0 。 放 置 ， 3个 传感 器并联 以 保证称重信号 准确 。另外采 用 了高精 度 的放大 器 ， 输 入 端 采 用 光 电 隔离 来 消 除 干 扰 源 。 在软件方面通过控制变频 器输入信 号的大小来 实 现 快 慢 加 料 。首 先 是 快 速 加 料 ， 当 加 料 到 一 定 值 时使加料速度逐渐 变慢 ， 通 过调整 变频 器启 动转 矩 来调整给料电动机的停车 时刻 。由于本 系统 采用 8 台变频器控制 8台电动机 ， 则 可分 别调 整每 台变频 器的启动转矩来 调整 各 自的停 车时 刻 ， 从 而提 高 了 各种物料的称量精度 。 5结 语 笔者 成功 地将 P L C应 用 于 自动称 量控 制 系统 中， 经过现 场 实 际运 行证 明该 系 统操 作 简 便 、 精 度 高 ， 平均误差 低于 5 ％， 在恶 劣 的环 境下运 行未发 生 “ 死 机 ” 等 现 象 。 参考 文献 [ 1 ] 朱善 君 ， 翁樟 ， 邓 丽曼 ， 等 ． 可 编程控 制 系统 原 理 、 应 用 、 维 护 [ M] ． 北京 清 华 大学 出版 社 出版 ， 1 9 9 4． [ 2 ] 闫石 ． 模 拟 电子技 术 基础 简 明教 程 [ M] ． 北 京 高等 教育 出版 社 出版 ， 1 9 9 1 ． 维普资讯