PLC在自动加料和称量控制系统中的应用

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1引言

鼓风炉备料PLC控制系统主要完成备料仓的给料，称量，运输，直至将物料加入鼓风炉内这一过程的自动控制。而鼓风炉炉料主要由烧结块、焦炭组成，在加入鼓风炉内前，根椐工艺要求烧结块与焦炭要进行配比且要求严格，因此漏斗称的称量精度、准确性、稳定性直接影响鼓风炉炉况，并最终影响铅锌的产量。

2系统构成原理

2.1系统硬件

PLC系统以美国MOIDCONPC-E984-785为主机，设有本地站、远程站各一个，其中配置的PLC智能模块B875-111接收来自智能变送器（型号DBZ-2）的标准信号（4-20MA）并进行处理。

漏斗称称量系统采用了浙江余姚太平洋自控工程公司的产品：采用了CZL-YB-3A型电阻应变式称重传感器作为一次元件，DBZ-2智能变送器作为二次元件，BJH-1补偿接线盒连接信号。CZL-YB-3A型电阻应变式称重传感器的技术参数：精度等：0.05；灵敏度：2～3mv/v；输入阻抗：380Ω；输出阻抗：350Ω。DBZ-2智能变送器将称重传感器的信号转换成标准信号。技术参数：转换精度0.3%F.S；转换速度：4～6次/秒；输入信号范围：1～30mv；满量程可调范围：5～30mv；调零范围：1～30mv。

2.2漏斗称称体结构及工作原理

漏斗称称体悬挂设计，采用3传感器应力误差补偿全并联接法。综合误差为=Δ/n1/2=2Δ/3=0.67Δ（Δ：单传感器综合误差；n：传感器的个数）。装在漏斗称的3个称重传感器产生的MV信号，经BJH-1补偿接线盒把三个mv信号以并联的方式合并起来。后传至DBZ-2智能重量变送器中，该变送器将mv信号转换成数字信号显示物料的重，同时产生标准的电流信号（4-20mA）输出，PLC系统的B875模块接受标准电流信号（4-20mA），最终由PLC程序控制整个加料过程。其示意图如图1所示。

图1备料漏斗秤线路图

3软件原理设计

3.1加料称量原理

图2烧结块排料工艺流程图

参见图2，以加料称量过程以烧结块为典型案例介绍。

加料信号启动→振动筛高速→开振动给料机→停振动给料机→振动筛低速→加动力制动振动筛→开漏斗门→关漏斗门。每完成一个以上过程上位机显示称量值并对数值加以累计。

3.2自适应和自动跟踪策略控制精度

PLC程序根据上次加料的多少对本次加料进行自补，自校，并将加料过程在CRT上显示。

（1）自补正功能。按多退少补的称量补偿原则，动态补偿控制称量，消除各种原因造成的称量误差。补偿公式为：

a入罐量＝满值－空值；

b本次误差＝本次设定值-入罐量；

c下次设定值＝料单设定值-本次误差。

每次称量过程中，根据实际入罐量不断调整设定值使累计称量误差控制在很小的范围内，随着系统稳定性和称量精度的提高，将逐渐趋于零。

（2）自校正功能。称量时下料装置高速下料，当达到X值（70％）时，停排料辊，当达到Y值时（Z－λ）关闭密封门，振动筛低速，延时停振动筛，使其达到Z值（100％）此时振动筛上应无积料。

提前量（λ）计算,当误差α＝设定值－入罐量，连续三次大于或小于允许值时,进行提前量校正,校正公式：

a－α＝（α1+α2+α3）/3；

bλ＝λ0±α；

其中：λ0：校正前的提前量；λ：校正后的提前量系统投运前，根据经验预设提前量（初始化）提前量为下料装置上的积料量。

3.3系统功能设计

（1）CRT显示功能。

在监控CRT上显示各台秤的操作参数，如图3所示。

图3监控CRT显示界面

设定值：根椐工艺要求可以通过键盘修改加入鼓风炉的各种物料的数量

测量值：瞬时值

次数：每班加料批次累计

累计值：每班各种物料的累计值

工作状态：欠料报警、空值过大报警、漏斗门未关好报警、积料报警均可在显示屏显示（故障时报警栏均为红色）

（2）故障处理功能。

l欠料：称量过程中由于卡料或给料装置故障等原因，导致在规定的时间内不能完成称量，影响整个配料周期。处理的方法就是程序设置称量周期时间判断，超时则作欠料报警处理；

l积料：漏斗秤在排料时，因各种原因排不干净料。其处理办法为将控制设定在允许范围内，并做排料定时判断，排料超时即报警；

l空值过大：传感器，变送器故障引起信号异常。其处理办法为称量启动时，作空值判断，若异常时则报警，同时停下料装置；

l漏斗门未关好：由于设备机械故障导致漏斗门关不到位。处理办法为称量启动时，则作漏斗门开关检查，若未关好，则报警，同时停下料装置。

4结束语

备料漏斗秤虽然机械结构不算复杂，但其计量和控制的精度却是直接关系到熔炼鼓风炉工艺的控制，只有做好日常维护工作，熟练掌握整个系统的工艺流程，要求和技术，才能确保系统的正常工作。另外在日常的维护工作中，系统中的某些参数对判断故障原因也能起到很好的作用，需要备份以供参考，比如在某次大修过程中，3号秤在进行砝码标定后，变送器标定系数总是远远大于