大黄山鸿基焦化公司核子秤自动配煤系统方案

大黄山鸿基焦化公司核子秤自动配煤系统方案

孙龙

（北京中外建设计有限公司北京市101149）

摘要：在烧结、焦化、化工、水泥等许多行业的生产工艺过程中，常常需要将几种原料按一定比例配成混合料，配比的准确性以及配料系统的可靠性将直接影响产品质量和经济效益，因此,如何提高配料系统的可靠性、稳定性、准确性是人们一直在探索和攻关的课题。

关键词：配料系统、配料控制模块、系统功能

一、工业散料连续配料系统常见形式

目前，工业散料连续配料系统常见的形式有两种：

1.手动设定开环配料系统：现场操作人员按给定配比人工设定给料机的给料量。这种形式的缺点是给料量的大小完全凭操作人员的经验或“人工跑盘”抽检的结果来决定，抽检和调整的次数不可能很多，因此配料精度差，操作人员劳动强度很大，工厂的管理自动化水平极低。

2.电子皮带秤闭环配料系统：用电子皮带秤在线自动测量给料机的给料量，并以标准信号（4-20mA或0-5V）输出，然后由计算机或控制仪表对信号进行处理，按照一定的控制算法对给料机进行反馈控制。这种形式的缺点是电子皮带秤测量部分的可靠性和稳定性较低，维护量较大，且不能适用于除皮带输送机以外的其它形式的输送设备，如螺旋输送机、链板输送机及微小流量的测量等。

根据上述两种方式所存在的问题，新一代的JRCH核子秤自动配料系统，采用DCS分布式控制方式，应用高性能的JRCH系列非接触式核子秤和集散型、模块化的设计，使整个系统操作简单、界面友好，确保了整个配料系统的可靠性、稳定性和准确性，维护及操作简单。

二、系统介绍

JRCH系列核子秤，目前已广泛用于冶金、化工、建材、电力、食品等各个领域,目前在冶金系统的占有率达70%,并成为许多大钢厂的合格供货方。与电子秤相比，JRCH系列核子秤特点如下：

1.根据γ射线穿过物料时其强度按指数规律衰减的原理，对输送机上传送的各种物料的累计重量、流量进行非接触式在线测量；

2.非接触测量：测量精度既不受物料的温度和腐蚀性的影响，又不受皮带磨损、张力、震动、跑偏等因素的影响，能够在极恶劣的环境下稳定可靠工作；

3.动态测量精度高，其误差小于1%；

4.秤架结构简单、安装方便，而且只需很小的空间，不必对原设备进行改造；

三、系统结构

针对现场情况，我们将提供上位机＋配料控制模块＋小皮带机＋核子秤秤体的JRPL3型配料系统。

方案：JRPL3型配料系统：

JRPL3型配料系统采用DCS控制方式（也称模块式），其配料控制单元由配料控制模块及开关量控制模块组成。核子秤与控制模块之间的信号传输采用差分频率信号传输技术，具有极强的抗干扰能力和远传能力，从而保证了系统信道的可靠性和准确性，在反馈控制上采用新型的人工智能PID调节算法，无振荡，无超调。与工控机之间的联系采用RS485/RS232通讯方式。

其中，DCS配料控制单元主要包括以下两部分：

（1）开关量控制模块

该模块能实现系统总流量、配比、水分的选择，各种皮带启停信号的输入和连锁，变频器的启停、手动、自动控制，控制信号及大屏显示接口，报警控制及和上位机的通讯，并留有备用选择器。

（2）配料控制模块

配料控制模块能实现信号的采集、计算，并根据实际流量与给定流量的差值按照控制算法进行PID调节，并将控制信号转换成4～20mA模拟量信号下发变频器，改变圆盘给料机控制电机电流从而改变当前下料量，确保系统准确的按给定配比进行配料。

从控制部分的方案实施可见：JRPL3型配料系统在工控计算机系统出现故障时，系统除打印报表功能无法实现外，其它部分均能正常工作，对整个配料系统无影响。由于在设计时将控制分散到控制模块而将管理集中在工控上位机中，因此系统不仅保证了高可靠的控制性能，而且又具有良好的用户界面和管理功能，在硬件设计中考虑了配料控制模块的可维护性，用户只需要较少的微机及控制理论知识、维护经验，就能及时方便地维护该系统，从而确保整个自动配料系统连续可靠的运行。

四、系统功能

显示功能

1.采用动画和数据简明直观的显示整个配料工艺及流程画面；

2.显示各种原料的瞬间下料量、总流量及总累计量；

操作及控制功能

该系统利用操作提示菜单方便、简单、快速引导用户一步一步进行系统操作，即使完全不懂计算机的岗位工人经培训也能在半天内完全掌握系统的操作，其功能如下：

1.能实现变频器的远程操作（启停、手自动转换、单动、机旁启停）。

2.能快速修改各核子秤的计量参数及换仓后各物料吸收系数的变更设置；

3.修改配料系统的控制参数；

4.根据现场实际需要，可对系统时间、打印时间间隔、报警时间进行设置；

5.根据工艺要求，可随时、方便的选定、修改、更换配比和配料总流量；

6.当物料水分含量发生变化时，可方便的变更水分组和手动输入各物料的水分变化量；

报表及打印功能

1.按用户设置的打印参数方便的打印出各种原料累计消耗量的班报、日报、月报表并能进行相应的查询；

2.具有当前趋势和历史趋势的查询功能；

报警功能

1.当系统各测量单元出现故障时，工艺流程主画面将以警示色提醒用户，按下相关键后，可由CRT显示故障代码；

2.当系统出现空仓或园盘给料机堵料而无法下料时，工艺流程画面也以警示色提醒用户，同时在控制室和配料现场出现声音报警，提醒用户及时处理。

其它功能

1.系统设有与在线水分仪联网输入接口，能实时测量输送物料的水分；

2.联网功能：操作站选用标准的PC硬件平台和Windows软件环境，可方便的作为一个网络接点联入企业网中。

3.当料仓物料发生变化时，可方便的修改吸收系数A值。

4.能对变频调速器进行自动、手动切换及机旁自动、手动选择。

5.为使料仓不堵料或当其堵料时能及时处理，系统设有开关量报警信号，当堵料时间超过系统设定时间时，系统输出一开关量报警信号，使相应料仓上的振动器启动并正常工作。

6.现场在每个料仓旁设有急停开关，即当系统出现紧急意外事故时岗位操作工人在现场实现机旁急停。

7.可方便的与PLC进行通讯。

五、结束语

本系统在实际运行过程中，在稳定性、准确性、可靠性、等方面均达到了预期的效果。

参考文献

[1]刘培玉、葛斌、王金城、最优控制系统设计，大连理工大学出版社，2000.

[2]王树青，先进控制技术及应用，北京：化学工业出版社2001.

[3]徐国林，PLC应用技术.北京：机械工艺出版社2014.

作者简介

孙龙（1980.12）女，北京，沈阳工业大学专业电力系统及其自动化，本科，学士，工程师，单位北京中外建设计有限公司，研究方向PLC自动化设计。