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0引言
河南某有限責(zé)任公司生產(chǎn)工藝采用硫酸化焙燒工藝,焙燒爐最初給料系統(tǒng)采用橋式起重機（下稱“起重機”）配礦,圓盤給料機、皮帶輸送給料，系統(tǒng)投礦量采用皮帶秤控制進行計量，因圓盤給料機及皮帶輸送運行成本高,隨后進行了工藝改造，去除了圓盤給料機及皮帶輸送系統(tǒng)，改用漿式給料系統(tǒng)，投入礦量的計量方式改為在起重機上增加稱重控制系統(tǒng)。
原料配礦倉共有3臺起重機,2號起重機用于配礦,1號、3號起重機具有稱重計量功能，分別用于焙燒:□系統(tǒng)、焙燒I系統(tǒng)的供礦并計量。焙燒I系統(tǒng)、焙燒:□系統(tǒng)為2套獨立的工藝流程，利用起重機稱重控制系統(tǒng)進行生產(chǎn)投礦量和金屬平衡核算。其中，1號起重機稱重控制系統(tǒng)改造后于2007年投入使用，用于焙燒:□系統(tǒng)的供礦并計量。3號起重機稱重控制系統(tǒng)改造后于2009年投入使用，用于焙燒I系統(tǒng)的供礦并計量。
起重機稱重控制系統(tǒng)和起重機電氣控制系統(tǒng)合為一體，采用PLC控制，對抓斗礦量進行稱重計量,起重機控制系統(tǒng)接收進、出稱重區(qū)域信號,給稱重系統(tǒng)儀表發(fā)出信號，稱重儀表進行稱重計量并打印小票。當(dāng)起重機抓斗進、出投礦平臺區(qū)域時，起重機強制停車稱量，因每斗礦都要稱量，對起重機電氣制動系統(tǒng)沖擊頻繁，故障率高,且員工操作時間增長，勞動強度大。后取消了稱量時起重機強制停車的控制，隨之出現(xiàn)了一系列問題，從而影響生產(chǎn)系統(tǒng)投礦量和金屬平衡的核算。因此，對起重機稱重控制系統(tǒng)的改造及優(yōu)化迫在眉睫。
1稱重控制系統(tǒng)存在問題及改造要求
1.1存在問題
稱重控制系統(tǒng)由帶DI輸入的稱重儀表、傳感器和接線盒構(gòu)成。起重機控制系統(tǒng)判斷稱重區(qū)域,并將信號傳遞給稱重系統(tǒng),從而控制數(shù)據(jù)打印及操作。目前起重機稱重控制系統(tǒng)存在問題主要有以下幾個方面：
1）    因市場需求極少，沒有專門用于起重機稱重系統(tǒng)的儀表，主要由吊鉤秤儀表改造而來，因此帶DI輸入的稱重儀表性能不穩(wěn)定。
2）    由于稱重系統(tǒng)的數(shù)據(jù)打印及操作的控制源來自于起重機系統(tǒng)，因此二者的工作互相制約，并不是各自獨立的系統(tǒng)，起重機在工作過程中控制系統(tǒng)動作頻繁,對稱重系統(tǒng)造成電磁干擾，在起重機沒有進、出投礦平臺區(qū)域時就打印稱量數(shù)據(jù)，導(dǎo)致投礦量失準(zhǔn)。
3）    儀表的自動打印程序中存在一些不必要的程序，如毛重強制解除、皮重強制解除、進出Z區(qū)等功能。

1.2改造要求
1）    起重機稱重控制系統(tǒng)采用獨立的PLC控制,PLC、接近開關(guān)及稱重儀表供電電源采用24V直流供電,電源加裝隔離變壓器、濾波器,PLC輸入點設(shè)置光電隔離，所有控制線和信號線采用帶鎧裝屏蔽電纜［1］。
2）    起重機稱重計量只能在稱重區(qū)域內(nèi)進行稱量數(shù)據(jù)打印,其他區(qū)域儀表不能進行任何打印及操作，只顯示稱量數(shù)據(jù)。
3）    實現(xiàn)打印稱量數(shù)據(jù)移動存儲功能。

4）重新修改設(shè)計儀表自動打印程序,取消不必要的程序（如毛重強制解除、皮重強制解除、進出Z區(qū)等）。
2稱重控制系統(tǒng)改造及應(yīng)用
2.1改造技術(shù)方案
根據(jù)起重機稱重控制系統(tǒng)改造各功能的要求，選用西門子S7-200系列PLC、西門子MS稱重模塊、臺達觸摸屏、微型針式打印機組成獨立的起重機稱重控制系統(tǒng)。在起重機行走小車的主起升系統(tǒng)上加裝稱重平臺⑵，使其對主鉤吊起的物體直接稱量，對被稱物全部采樣，無鋼絲繩配比及起吊高度誤差。稱重平臺采用4只橋式或輪輻式高精度傳感器，采用多處限位方法，保證小車安全。稱重平臺的4只傳感器的輸出信號經(jīng)均衡器匹配，傳感器和MS稱重模塊連接，將傳感器的模擬量信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號處理后變?yōu)橘|(zhì)量信號［3］。PLC通過基板總線和MS稱重模塊通信,從中獲取質(zhì)量信號。觸摸屏通過和PLC通訊實現(xiàn)將PLC中秤的狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示出來，并且能夠控制和修改秤的數(shù)據(jù)和參數(shù)。
2.2系統(tǒng)配置
起重機稱重控制系統(tǒng)由西門子S7-200系列PLC、西門子MS稱重模塊、臺達觸摸屏、微型針式打印機組成。系統(tǒng)改造配置清單見表1。
起重機稱重控制系統(tǒng)與起重機電氣控制系統(tǒng)相互獨立，互不干擾，采用西門子PLC、稱重模塊及觸摸屏組合替代原來的稱重儀表。系統(tǒng)硬件固定，主要靠軟件實現(xiàn)起重機稱重控制系統(tǒng)的特殊需求和數(shù)據(jù)處理，編程靈活,數(shù)據(jù)存儲方便［4］。
2.3進、出稱重區(qū)域自動識別

焙燒I系統(tǒng)和焙燒n系統(tǒng)投礦平臺分別位于原料倉廠房的東北角和東南角，原稱重區(qū)域設(shè)置過大，接近開關(guān)因起重機運行存在晃動導(dǎo)致誤動作?，F(xiàn)以起重機小車運行軌道為X軸，大車運行軌道為y軸,在投礦平臺正對應(yīng)的大車軌道上空焊接固定一段6m角鋼作為y軸，角鋼平面朝下，同時在大車端梁欄桿上焊接一個支架,用于安裝接近開關(guān)，接近開關(guān)與6m角鋼平面對應(yīng)，配合間隙小于等于1.5cm，與小車軌道并行焊接一段和投礦平臺長度相當(dāng)?shù)慕卿?，平面朝上，作為x軸，接近開關(guān)安裝在小車上。大車與小車區(qū)域分別安裝2只感應(yīng)接近開關(guān)，在PLC程序處理上采用與的關(guān)系，選用NPN型接近開關(guān)［5］，有效避免了單只接近開關(guān)出現(xiàn)誤動作的弊端。起重機稱重區(qū)域見圖1。起重機大車和小車全部進入稱重區(qū)域后計量毛重,抓斗卸料后不論大車或小車只要有一個出稱重區(qū)域即計量皮重，同時自動打印凈重值,完成一次自動稱量過程。

圖1起重機稱重區(qū)域設(shè)置
2.4程序編程及界面
PLC通過安裝在大車和小車上的接近開關(guān)采集
開關(guān)量信號確定行車位置，同時也通過基板總線和MS稱重模塊通信，從中獲取質(zhì)量信號。軟件編程流程見圖2。

MS稱重模塊和現(xiàn)場傳感器連接,將傳感器的模擬量信號轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號處理后變?yōu)橘|(zhì)量信號［5］。
觸摸屏主畫面包括功能鍵:置零、標(biāo)定、報警、參數(shù)、數(shù)據(jù)、系統(tǒng)及打印清單、累計打印、手動打印、USB移除等。
觸摸屏主畫面能實時顯示質(zhì)量、本次凈重、總質(zhì)量,并有電源指示、大小車到位指示、打印指示、故障指示等。觸摸屏通過和PLC通訊連接，實現(xiàn)把PLC計算稱量數(shù)據(jù)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示出來,并且能夠控制和修改稱量的數(shù)據(jù)和參數(shù)，同時和打印機通訊，經(jīng)過讀取PLC的指令自動或手動將稱量數(shù)據(jù)打印出來。觸摸屏編程主界面見圖3。

生產(chǎn)崗位實現(xiàn)三班運行制,結(jié)合生產(chǎn)需要，在數(shù)據(jù)子菜單內(nèi)能實現(xiàn)當(dāng)班礦量累計，當(dāng)班累計礦量界面見圖4。

 圖4當(dāng)班累計礦量界面 

2.5方案特點
1）    系統(tǒng)靈活，同時支持軟件不斷升級功能,符合技術(shù)發(fā)展趨勢。
2）    使用壽命長，幾乎不需要維護。而且更換模塊無需重新接線，只需用螺絲刀取下，然后換上新模塊即可。
3）    由于稱重模塊通過底板總線將質(zhì)量信號直接傳送至PLC，程序每秒刷新50次，可以保證更快的運算速度，控制精度高。符合國家三級秤的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求,最大稱量上限5t,分度值5kg。
4）    豐富的報警功能，自動判斷故障狀態(tài)并能夠通過觸摸屏以人機界面的形式反映出來，有利于操作和維護。
5）    實時性大大提高,且提高了生產(chǎn)率。
6）    無故障時間長。
7）測量過程受控，可標(biāo)定。
2.6應(yīng)用效果
系統(tǒng)改造后,對起重機稱重控制系統(tǒng)進行了砝碼標(biāo)定，滿足要求。此外,還對起重機稱重控制系統(tǒng)進行實物標(biāo)定，用起重機稱量和汽車衡稱量進行3次稱量對比。每次起重機累計稱量5斗礦并裝車、用汽車衡稱量，結(jié)果見表2。

由表2可知:雖然每次稱量結(jié)果對比略有偏差，但稱量結(jié)果合計對比無偏差，證明起重機稱量是準(zhǔn)確的。
改造后，該起重機稱重控制系統(tǒng)符合國家三級秤的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求,滿足生產(chǎn)要求，為生產(chǎn)投礦量和金屬平衡提供了重要的依據(jù)。
3結(jié)語
在年投礦量20萬t左右的黃金冶煉廠或類似企業(yè)中，投礦量如采用起重機稱重核算的，可以采用該起重機稱重控制系統(tǒng)。本次系統(tǒng)改造中，采用西門子PLC、稱重模塊和觸摸屏組合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的稱重儀表,并且和電氣控制系統(tǒng)相互獨立,應(yīng)用這種解決方案，大大簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),抗干擾能力強，為自動化應(yīng)用提供統(tǒng)一的技術(shù)環(huán)境,系統(tǒng)的開放性更強,個性化需求更容易實現(xiàn)。

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