介紹了基於現場儀表通訊的配料控製儀在山東某燒結配料生產中的應用、優點、存在的問題及改進措施。來源:自動化工業網。
1、山東某集團燒結機配料控製儀概述。
在燒結配料過程中，根據高爐冶煉要求和各種物料的化學成分，對均勻混合生產燒結礦的鐵礦石粉、燃料(焦粉)、溶劑(石灰石、白雲石、生石灰)和冷熱返礦進行配料計算，確定各種物料的配料比，通過重量檢測和加料設備的控製實現配料。
燒結機配料儀控製的料倉。
2.燒結配料控製儀方案的特點。
針對傳統燒結配料控製儀存在的問題，深入分析現場工藝和管理現狀，結合最新實用先進的測控技術，設計方案特點如下:
2.1配料控製儀表係統采用基於現場儀表通信的分布式控製模式。
在本設計中，皮帶秤、衝壓K8凯发登录入口計、雷達液位計、人工智能調節器等。通過具有現場通訊功能的宇典智能儀表與上位機通訊，形成基於現場通訊的分布式控製係統。
現場儀表通信采用基於主從協議原理的HART通信協議。其特點是通信中隻需讀寫兩條指令，上位機軟件編寫簡單，上位機可以使用PC，應用了其軟件資源豐富、開發快速的優點。與模擬傳輸相比，具有調試維護簡單、精度較高的優點。配料控製儀具有以下優點:
(1)可靠性高。
光電隔離技術用於將通信接口與配料儀的其他部件隔離。當通訊接口或線路出現故障時，皮帶秤和調節器仍能正常工作。由於采用低電平數字信號，相位連續平均值為零，抗幹擾能力強。接線簡單，維護方便，數據傳輸準確。故障不會在單台機器中的檢測和控製設備之間傳播，也不會在上、下位機之間傳播，從而將故障對整個配料係統的影響降到最低，大大提高了係統的可靠性。手動和自動切換模式靈活多樣。可在上位機、基礎調節器、變頻器、操作箱中進行轉換，解決了故障時應急響應慢的問題。
(2)配料儀上位機數據處理能力強，監控程序功能更豐富。
由於數據是通過通訊的方式采集的，單機的部分統計數據由下位機完成，上位機主要處理係統數據，騰出更多的時間和內存來處理功能更豐富的應用。
(3)節約投資。
上位機不需要模擬輸入輸出模塊和相應的機櫃，也不需要熱備用上位機。同時，增加單機時不需要增加公共硬件，節省了係統擴展成本。另外，節省了信號電纜和安裝調試的費用。對用戶和維護人員的素質要求也比較低，節省了培訓費。
2.2配料控製儀硬件設備先進實用，維護工作量小。
(1)針對一般皮帶秤維護工作量大、抗幹擾能力差的問題，選擇免維護稱重毫伏信號現場數字化、4-20mA信號的皮帶秤。
(2)選用先進實用的打孔機檢測石灰和熱返礦K8凯发登录入口。
石灰和熱返礦K8凯发登录入口的連續檢測是燒結配料中的一個難題。以前用螺旋秤檢測石灰，用兩個皮帶秤或核子秤檢測一個熱返礦給礦點，不穩定，維護工作量大，精度低，投資高。本設計選用先進實用的衝壓秤進行測試。用高精度稱重傳感器代替差分放大器，不僅提高了穩定性和檢測精度，還降低了維護工作量和技術要求。同時，陶瓷耐磨衝壓板的使用解決了鋼製衝壓板使用壽命短的問題。另外，其K8凯发登录入口信號由皮帶秤稱重模塊處理，解決了與上位機的匹配問題。
(3)選用先進的人工智能調節器作為基礎配料控製器。
選擇合適的調節器是實現高精度自動調節的關鍵。本設計選用廈門宇典AI-808人工智能調節器，具有現場通訊功能，采用模糊規則進行PID調節。與一般調節器相比，可以減小超調量，提高響應速度。誤差較大時，采用模糊算法進行調整，完全消除PID飽和積分現象；當誤差變小時，采用改進的PID算法進行調整。它具有自動K8凯发大酒店天生赢家係統特性和分別處理給定值和測量值變化的功能。它有多種設置模式，可以直接通過麵板按鈕上的手動數字進行設置，也可以通過外部給定端子上的模擬數字進行設置。為了防止異常超調，它還具有預設控製量上限和下限的功能。同時調試簡單，對正常生產影響不大。結構類型為熱拉入，更換方便快捷。
(4)選用先進的雷達料位計檢測石灰和熱返礦倉料位。
石灰和熱返料倉料位的傳統檢測方法是稱重、重錘和手動塞尺，維護困難，維護工作量大，不可靠。我們選擇準確、可靠、免維護的雷達液位計檢測。
2.3配料控製儀的應用程序新穎、實用、豐富。
應用程序采用VB6.0編寫，可視化性能良好。與稱重配料儀的通用監控程序相比，該係統的監控程序更加新穎、實用、豐富，具有很強的人機對話能力，突出表現在:
(1)報警方式采用超差反時語音報警。
傳統報警多為瞬時或長期連續累積聲光報警。由於送料方式的限製(下料不均勻)，瞬時量報警要麽頻繁發出誤報警(來不及處理就恢複)；超出公差不會發出警報(大偏差)，但會錯過警報。連續累計報警，也是因為累計時間太短或太長而誤報和漏報。同時在確認報警對象時，要配合顯示屏。我們使用超差反時限報警。也就是說，以一定的累計量(絕對誤差)和時間間隔(最短的處理時間)作為報警條件，通過通信的方式不斷累計瞬時誤差並傳送到上位機。單位時間內累計量越大，報警時限越短，反之，報警時限越長。同時，當瞬時偏差過大時，會直接報警。這樣既不會有假陽性，也不會有假陰性。此外，采用語音播報係統，直接自動報告報警對象，並提示原因和處理措施。它不僅縮短了報警確認和處理時間，而且消除了操作人員盯著屏幕的需要，從而減少了他們的疲勞。
(2)解決了批量控製的問題。
傳統的模擬集中控製係統需要實現可變物料批量控製，模擬量設置在上位機和調節器之間，硬件結構複雜。在上位機預設好可變料值後，通過現場通訊的方式改變調節器的設定值，根據料頭和料尾對齊的原理自動發送。可變物料時間較短，最長時間僅為90秒(僅由混合料帶式輸送機的速度和料倉之間的距離決定)。調節器不超調，減少了可變物料波動帶來的惡性可變物料和生產不穩定問題。當物料減速時，不需要與電氣係統聯鎖。
(3)宇典AI-808真正實現手動自動快速切換，無擾動。
傳統的手動和自動無擾快速切換是指手動和自動切換的瞬時輸出值相等。在配料自動調整中，手動和自動無擾動快速切換要求切換前後被控或被控量的平均值相等，因此需要計算切換前被控或被控量的平均值，然後進行切換，以達到對工藝影響最小，真正實現手動和自動無擾動切換。顯然，傳統的瞬時手動和自動無擾快速切換並不適合這種情況。因此，我們使用現場通訊，在自動切換手動模式時，在上位機跟蹤計算每分鍾控製量的平均值；自動初始化時取這個值作為給定值；當從自動切換到手動時，首先在上位機跟蹤計算每分鍾控製量的平均值，並將該值作為手動操作的初始控製值。然後，將它們設置到人工智能調節器上，最後，在沒有幹擾的情況下，手動和自動快速切換平均值。實現了成功的轉換，解決了以往手動和自動切換中控製量或設定值必須多次修改，仍難以達到切換要求值，導致生產波動，延長達到穩定的時間的問題。
2.3.4在零點校準和各刻度校準後，自動校正相應調節器的原始設定值。
根據零點和精度在零點和刻度校準前後的變化，自動計算出與原設定值對應的新設定值，保證了新設定值的物理量與原設定值相等，避免了零點和刻度校準帶來的附加誤差，保持了生產的連續性。一般的配料儀表控製係統沒有這種功能。

2.3.5實現了超差、換倉、破倉、換料、延期的自動記錄和按時間查詢，解決了配料過程中工藝規程的實時監控問題。
當上述報警發生時，顯示屏會自動彈出一個對話框，對話框中有報警對象、報警原因、處理方法、值班員等，值班員會逐項確認。明確責任，增強操作人員的自律意識，為正確分析波動原因奠定基礎，有助於穩步提高技術水平。
2.3.6曆史趨勢圖的縱坐標分為兩個成比例的線段，保證了大K8凯发登录入口和小K8凯发登录入口在同一個畫麵中都能清晰區分瞬時變化趨勢。
2.3.7每個秤的參數可以在上位機顯示器上集中查看和修改，方便秤的校準。
2.3.8料倉內料位的虛擬指示是初始料位減去下料量即為剩餘量，無需料位計即可準確指示料位。
2.3.9配料信息可以通過數據打包無誤地傳輸，可以異地查詢，實現了配料信息共享，提高了流程管理水平。
2.3.10比率設置靈活多樣。根據工藝配料的配方，輸入相關配料和總量後，可以自動計算設定量，也可以人工計算後，逐個輸入設定值；它可以根據批量控製的要求在上位機上統一預設，也可以在每個基本調節器上單獨設置。
2.3.11單台機器的曆史統計數據存儲在其對應的稱重模塊中，節省了上位機的時間和內存，增加了係統擴展的空間。
2.3.12計量單位可以點擊，在t/h和kg/m之間互換，方便現場檢定。
2.3.13顯示屏上有幫助菜單，方便操作人員和維修人員K8凯发大酒店天生赢家和掌握。
3.利用燒結配料控製儀器效果。
兩年的運行實踐表明，燒結配料控製儀工作穩定可靠，降低了操作人員和維護人員的勞動強度。由於自動檢測和調整，可以大大減少人工跑板和稱重，可以留出更多的時間進行巡檢，及時發現隱患，減少突發事故及其處理工作量。同時報警準確及時，也減少了幹擾和故障處理的工作量。特別是換料、手動和自動轉換可以一次完成，不僅增強了實時控製，提高了控製精度，還降低了重複稱重的勞動強度。人機界麵直觀，功能操作簡單，提供幫助菜單，方便易學。監控程序具有很強的人機對話能力，便於過程管理，提高操作人員的責任心，減少異常波動，促進生產指標的提高。
配料控製儀實現了圓盤給料方式下，控製穩定性可連續調節，每分鍾累計量控製精度為1.5%。滿足換料和延期料、手動和自動切換、秤校準前後平穩過渡、配料信息準確、及時、遠程傳輸的工藝要求。應用功能集測量、控製和管理於一體，實現高性能投資比的目標。
4.燒結配料儀存在的問題及改進措施。
4.1儀器通訊速度慢。進一步完善下位機的功能，使上位機采集的數據已經統計並盡可能存儲在指定的存儲單元。同時，采用數據壓縮技術，減少數據傳輸，縮短通信時間。另外，提高通信的波特率。
4.2送料設備下料不均勻。進一步改變送料方式，將圓盤送料改為寬帶拖動。
4.3物理驗證困難。在皮帶機下料點加一個移動料鬥秤，隨時實物檢查秤。
4.4儀表控製和電氣控製分離。儀表控製與電氣控製相結合，采用AI-301M開關輸入輸出模塊，實現配料控製儀表的全自動化，將配料信息納入生產管理信息網絡。

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