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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(shí)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(shí) ,它也是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)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(chǎng)使用 ,而且往往零點(diǎn)飄移較大 ,影響計(jì)量精度. 斗式秤克服了皮帶秤的一些缺點(diǎn) ,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(cāng) ,電振給料機(jī)、秤斗 、 稱重傳感器,開關(guān)斗門電機(jī), 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)組成 ,圖 1中系統(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(jì)算機(jī)首先啟動(dòng)電振機(jī)將原料送入稱重料斗中 ,此時(shí)稱重傳感器將料重信號(hào)經(jīng)變速器送入計(jì)算機(jī)并轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù),當(dāng)料重?cái)?shù)據(jù)與稱重設(shè)定值相等時(shí),計(jì)算機(jī)控制電振機(jī)停止,然后啟動(dòng)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(huì)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(shí), 打開此稱重系統(tǒng)放料口放料,以此類推,此時(shí),計(jì)算機(jī)啟動(dòng)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. 控制流程如圖 2所示.
3　 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3 . 1　 控制系統(tǒng)的硬設(shè)計(jì)
硬件系統(tǒng)采用臺(tái)灣研華 6186奔騰四級(jí)工控主機(jī). 接口電路包括: 16路 A /D輸入通道,其中斗秤測(cè)量信號(hào) 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(bào)警 1路。
3 . 2　 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)全部采用 C語(yǔ)言來實(shí)現(xiàn) ,由于本設(shè)計(jì)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(jì) ,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. 所設(shè)計(jì)的程序功能如圖 4所示.
3 . 3　 提高精度的軟件設(shè)計(jì)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(hào)在傳輸和放大過程中通常會(huì)產(chǎn)生一定的非線性失真. 因此需要對(duì)傳感信號(hào)、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(cè)量值在整個(gè)測(cè)量信號(hào)范圍之內(nèi)具有良好的線性. 本系統(tǒng)使用的線性插值法的實(shí)現(xiàn)如圖5所示.
使用線性插值時(shí)把 0到滿量程 W max 分成 n段 ,當(dāng)測(cè)得秤斗中實(shí)物重量為 W i 時(shí) ,電壓信號(hào)為 U i , 假設(shè)運(yùn)行測(cè)得 Ux滿足 U 1 ≤Ux≥U 2 時(shí) ,計(jì)算重量 :
同理可以計(jì)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(shí),對(duì)曲線中曲率大的部分, 插值的距離要小 ; 反之,對(duì)曲線中曲率小的部分,插值的距離可以大一點(diǎn)[ 1] 
3 . 3 . 2　 落差自動(dòng)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(jì)量的物料重量達(dá)到額定值時(shí) ,控制系統(tǒng)發(fā)出停電振機(jī)指令 ,但此時(shí)有一段已離開料口還未到秤斗的“自由”料柱 ,這時(shí)上空的余料經(jīng)自由落體方式落入秤斗, 這時(shí)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(cāng)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(shí)驗(yàn)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(jì)量的額定值為 W t ,各次實(shí)際控制的計(jì)量值為 W ci ,修正系數(shù)為 λ .
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(shí)不使錯(cuò)誤的誤差信號(hào)對(duì)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(yǔ)
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(duì)可靠性方面設(shè)計(jì)的軟 、 硬件針對(duì)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(zhǎng)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(shí)踐表明, 該系統(tǒng)有較高的性能 / 價(jià)格比 ,很有推廣價(jià)值.

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