配料电气系统自动化改造

鞠军修

（山东钢铁股份有限公司，山东济南，250101）



配料电气系统自动化改造

鞠军修

（山东钢铁股份有限公司，山东济南，250101）

摘要：分析烧结机配料系统存在的问题，通过采用先进的PLC控制技术对自控系统升级改造，达到了对烧结机配料系统精度和稳定性。

关键词：烧结机；PLC；自控系统

0　前言

配料系统是整个烧结工艺生产的源头，它担负着烧结机的混合料供应任务，如果配料系统遇到问题，那么烧结生产都要被迫停止，且配料系统的配料也要准确无误。由于烧结原料的种类多，配料成分随供货渠道的变化而变化，各单配料的配合比例也会根据生产的要求随时变化，在生产过程中，物料的黏度、比重、粒度及环境的温度、湿度的变化，也会严重影响下料的精度，因此，配料系统对于提高烧结矿的质量至关重要。

1　存在的问题分析

对于高炉生产的稳定顺行，烧结矿成分稳定在炼铁工艺中起着非常重要的作用，其配比的准确性直接关系到烧结矿和炼铁的质量。在传统的烧结配料生产线上，主要依靠工人的“跑盘”抽样检查原料的配比，再进行控制，这样不仅速度慢、调节不及时， 而且准确性差。

由于皮带秤二次仪表经常出现故障等原因，此前自控系统一直没有正常运行。配料控制实际上是由PLC与变频器共同完成的，PLC控制电机的开停，变频器通过调节电阻对电机进行调速控制，从而控制下料量的大小。变频器的调速电阻安装在机旁操作箱上，而变频器与PLC均安装在控制室内，操作工只能在现场手动调节调速电机电阻来进行配料，这给操作工的配料工作带来很大的困难，同时也影响配料的精度。所以对烧结配料控制系统进行改造势在必行。

2　系统升级改造

自控系统的硬件组成包括工控机、高增益A／D转换板、计数板、D／A转换板、开关量输入输出板及PLC、变频器。

控制系统的原理图示于图1。其中工控机主要对信号进行实时处理、数据显示、趋势分析、历史数据贮存、配比计算及配料自动控制，并具有校秤、故障报警等功能，；可编程序控制器PLC控制所有设备的开停；变频器控制电机的转速，实现变频调速，控制配料量。控制系统原理如图1：

1）工控机对信号的处理

（1）信号采集

信号有称重传感器测到的信号和速度传感器测得的信号。前者为电压信号(mV)，采样放大后，变为0～5V标准信号，经A／D转换后，作为重量信号输入计算机；后者为脉冲信号，经光电隔离，整形滤波后变为标准信号，经PCL计数、数字滤波后作为速度信号输入计算机。

（2）信号处理

计算机将采集到的重量信号与速度信号进行积分运算后，得出实际流量。实际流量与设定流量进行比较，得出偏差，自寻优选用PID控制、位式控制后，输出一电流信号。

（3）信号输出

计算机将电流信号输出到PCL，经数模转换后输入变频器内，控制变额器输出信号的大小，即控制相应配料原料的下料量。此时，变频器的调速不由调速电阻来决定，而由输入电流的大小来决定，变频器的调速方式由变频器的功能设定开关来决定。

改造后的烧结机配料自动控制系统采用PLC控制技术，其核心控制是“配料秤-二次仪表-PLC-变频器”形成闭环控制，通过变频器调节宽带给料机、螺旋给料机来调节料流量，以达到设定的配比，完成配料功能。在引入计算机控制以后，提高了控制速度和配比的准确性，减轻了工人劳动强度，稳定了烧结矿的化学成分。在烧结配料生产线上，变频器控制圆盘的转速，从而调节下料速度，原料经阀门落到称重皮带上，再落到总皮带上，各料仓的原料按比例在总皮带上混合后，送混料系统。圆盘下料量由称重传

感器测量，通过信号为4～20mA反馈，经控制器运算得到瞬时下料量和累计下料量，下料量给定与实际料流量经过PLC的PID控制器运算后，通过PLC输出4～20mA的信号给变频器上，形成闭环控制，从而使下料量精确。

变频器和PLC的通信方式是影响配料精度和稳定性的制约环节。在配料自动控制系统中采用了数字通信技术，实现了变频器的网络控制，取得了良好效果。自动控制水平该系统采用低成本自动化改造，在改造设计中选用国内先进智能型称重控制仪表，淘汰了比较落后的老式国产二次仪表，通过与改造后的 PLC进行直接数据交换，完成数据采集与PLC指令下达，系统硬件先进合理。应用软件设计独特。数据采集模型与控制功能模块化优化组合，系统逻辑控制、顺序控制、联锁控制、单机回路控制和系统主程序控制联网，并连锁了配料系统设备与人身安全措施，人机界面，信息共享，其自动控制技术的全面性和先进性达到国内先进水平。

3　改造后效果分析

烧结机配料控制系统电子配料皮带秤型号统一、规格明晰、结构紧凑、外观新颖、性能优越、安装省时、维修简捷、操作方便。投运使用半年来的实践证明，系统称量准确，配料控制效果好，单机称量准确度由改造前的±2.0%提高到±0.5%，系统配料累计控制误差由改造前的4.5%减少到1.0%以内，改造后的烧结配料系统与国內外同类装备相比（如秤体结构、系统控制、功能特点、维护操作、技术指标、性能价格比等）达到了国内外先进水平。

技术经济指标根据改造前后车间有关生产统计资料和数据分析情况比较： （1）按配料准确度每提高1.0%对烧结矿合格率贡献0.5%，改造后的2014年生产入炉烧结矿349.34万吨，配料准确度比改造前的2013年提高了3.0%，则烧结矿产量提高了5.24万吨；（2）烧结矿碱度稳定率2014年为92.01%，比公司目标计划提高了2.01%，比改造前的2013年提高了2.27%；（3）烧结矿平均转鼓强度由改造前的75%提高到改造后的76.13%，同时筛分指数比原来有较大改善，-5mm粒度级含量也明显降低；（4）烧结矿配料合格率2014年为93.85%，比公司目标计划提高1.85%，比改造前的2013年提高2.29%。 所以，该系统改造后的2014年烧结生产的技术经济指标也完全达到了国内同类先进水平，实践证明，改造是成功的。

Automation of electric system batching

Ju Junxiu
(Shandong Iron & Steel Limited by Share LtdShandong Ji'nan,250101)

Abstract：The analysis of the existing batching system of sintering machine,the upgrading of control system through the use of advanced PLC control technology,to achieve the accuracy and stability of the batching system of sintering machine.

Keywords：sintering machine;PLC;automatic control system