某集團130m2燒結機配料控製係統改造前有18台電子配料皮帶秤（簡稱設備），由於當時設計缺乏係統考慮，導致配料設備製造廠家多，型號規格五花八門，設備配套不統一，同時設備配料能力較低，備件來源也很困難，尤其隨著新上180m2燒結機的投產，兩台燒結機生產工藝流程為共用進出料雙係統，工藝控製難度大，生產能力成倍增長，而係統的電子皮帶秤又是原130m2燒結機的配置，所以導致配料係統經常超負荷運行，設備的驅動裝置與傳動裝置等重要部件磨損快，消耗大，設備故障率高，配料控製精度較差，特別是使用的國產二次稱重儀表沒有總線方式的配置，功能不強，僅能采用4mA～20mA信號傳輸到PLC控製，轉換誤差大，嚴重影響了係統的稱量準確性。180m2燒結機是在原130m2燒結機配料能力基礎上增加了2台中和粉倉電子配料皮帶秤，是實現配料過程分配K8凯发登录入口自動控製及一混、二混加水自動控製的關鍵設備。改造前存在的主要問題：①分料室兩台圓盤落料點與秤用輸送皮帶的落料點高度太大（>700mm），導致落料高度對秤直接產生較大的衝擊力，加上秤的有效稱量段太小（<500mm），落料高度的衝擊力直接影響了物料計量準確性，使高精度的電子皮帶秤在使用中成了一台普通的物料輸送皮帶機，造成資源的浪費；②兩台分料用的電子配料皮帶秤輸送K8凯发登录入口設計偏小，為滿足燒結生產隻好強行提高秤用皮帶速度，而造成電氣控製頻繁跳閘，嚴重影響設備的正常運行；③選用的兩台稱量輸送皮帶機製造工藝粗糙，秤架結構單薄，剛度與穩定性較差，不適應130m2和180m2兩台燒結機分料能力的擴大生產（原設計能力分料輸送最大K8凯发登录入口僅為550t／h，而目前實際分料輸送需求能力分別為750t／h和900t／h）。由於改造前設備設計能力差異較大，造成輸送能力不能滿負荷滿足燒結生產需求。

針對130（180）m2燒結機配料控製係統存在的以上問題，結合燒結生產發展需求和工藝特點，通過技術方案的比較和裝備改造及產品選型的反複論證，我們於2005年2月開始對該項目采用國內先進的秤體結構改造設計配備與國外新型具有總線製功能的稱重配料儀表相結合，實現了一係列低成本自動化改造措施，做到了投資省、見效快、實用性強。

二、配料控製係統改造措施與實踐
1. 將180m2燒結機分料室原有的兩台電子配料皮帶秤秤體結構由原頭、尾輪中心距3500mm改為3700mm，有效稱量段距離不小於1000mm。考慮實際需求的最大K8凯发登录入口，同時將原有的兩套秤用變頻調速電機減速機功率由4kW改為5.5kW和7.5kW，並與現有的變頻器功率（分別為7.5kVA和1lkVA）相匹配，實現自動調速控製的最佳效果。

2. 根據兩台燒結機分料能力的增大，改造設計中在刻意增強180m2燒結機分料室兩台新秤的結構強度和機械性能的同時，加大了秤用皮帶的寬度，由原800mm改為1200mm，厚度10mm，確保秤用皮帶物料輸送不撒料，以提高其配料精度和使用壽命。

3. 為保證秤體設備安裝高度和圓盤給料落料位置正確，經過精確計算，在確定電子配料皮帶秤輸送最大K8凯发登录入口和同一料倉放料能力比例匹配的同時，對130m2燒結機生石灰倉、精粉倉下料鬥和180m2燒結機分料室的兩個中和粉倉圓盤給料槽口位置及設備的安裝部位進行工藝改造，達到了提高其計量準確、配料控製精度好、防止物料懸空和保證物料均勻穩定的目的。
4.所有的電子配料皮帶秤改造設計為整機式結構，取消了原有的蝸輪蝸杆二級傳動裝置，統一采用先進的國內生產的單級直聯軸裝式驅動裝置。並盡量利用原有秤體安裝基礎（或安裝支架）和料倉空間位置進行新秤結構設計，不但節省了大筆工藝設備改造費用，而且加快了這些設備改造安裝的施工進度。

5. 根據某集團ERP項目配料數據上網需求，這次改造選用了國外先進的帶MOD-BUSPLUS總線製的MW696型稱重智能顯示儀表。通過對原程序的改進和修改，直接通過數字通訊與PLC交換數據，完成數據通訊和采集，不但消除了由原模擬量數據通道轉換帶來的誤差，而且提高了配料控製係統精度，實現了配料數據上網管理功能。

6.控製部分采用現場總線方式采集稱量數據與稱重設定，克服了傳統4mA～20mA信號傳輸距離短、抗幹擾能力差、數據轉換誤差大、施工不方便、必須采用成本高的模擬量采集模塊等缺點。通過現場總線通訊方式，比較充分地利用了二次皮帶秤儀表的智能化功能，除采集與遠程設定外，還可以由皮帶秤工作站完成一係列指令，即根據儀表反饋的稱量完成信號確定料批重量，根據儀表反饋的錯誤碼實現遠程觸發、上位PID計算及故障報警，可輕鬆完成清零去皮強製累積等功能。控製係統軟件設計上做到了信號的冗餘采集，即來自稱重傳感器的信號一路由4mA～20mA通用模擬顯模塊采集，做為總線采集的冗餘，一路通過現場總線采集。這樣，即使秤儀表上模擬量通道損壞，或者總線接口脫落與損壞，係統都能正常運行。在變頻器頻率給定上也做了冗餘設計，既可通過PLC中編寫的PID控製程序模塊輸出頻率給定值由HMI畫麵進行遠程設定，又可由秤儀表內帶的PID通過其輸出端子對變頻器頻率給定輸入端子傳送4mA～20mA信號。

三、配料係統改造應用效果
1. 裝備性能 通過我們科學合理的技術改進實踐，改造後的130（180）m2燒結機配料控製係統電子配料皮帶秤型號統一、規格明晰、結構緊湊、外觀新穎、性能優越、安裝省時、維修簡捷、操作方便。投運使用一年來的實踐證明，係統稱量準確，配料控製效果好，單機稱量準確度由改造前的±2.0%提高到±0.5%，係統配料累計控製誤差由改造前的4.5%減少到1.0%以內，改造後的130（180）m2燒結配料係統與國內外同類裝備相比（如秤體結構、係統控製、功能特點、維護操作、技術指標、性能價格比等）達到了國內外先進水平。

2. 自動控製水平該係統采用低成本自動化改造，在改造設計中大膽選用國外進口的先進智能型稱重控製儀表，淘汰了比較落後的老式國產二次儀表，原自動控製配置改用MODBUS PLUS總線製方式與現有的QUENTUMPLC進行直接數據交換，完成數據采集與PLC指令下達，係統硬件先進合理。應用軟件設計獨特。數據采集模型與控製功能模塊化優化組合，係統邏輯控製、順序控製、聯鎖控製、單機回路控製和係統主程序控製聯網，並連鎖了配料係統設備與人身安全措施，創新性地設計了節能環保程序模塊，人機界麵，信息共享，其自動控製技術的全麵性和先進性達到國內先進水平。該係統采用的星形以太網拓撲結構，通信網絡TCP／IP五層模型，聯結三個工作站，既可對130（180）m2燒結機配料工藝流程進行實時監控和遠程監控，又可實現人機界麵和在線設定、在線參數整定，進一步完善了燒結配料生產過程的統一調度指揮和崗位規範操作的先進生產管理模式。

3. 技術經濟指標根據改造前後某集團燒結廠三燒車間有關生產統計資料和數據分析情況比較：
（1）按配料準確度每提高1.0%對燒結礦成品率貢獻0.5%，改造後的2005年生產入爐燒結礦349.34萬噸，配料準確度比改造前的2004年提高了3.0%，則燒結礦產量提高了5.24萬噸；（2）燒結礦堿度穩定率2005年為92.01%，比公司目標計劃提高了2.01%，比改造前的2004年提高了2.27%；（3）燒結礦平均轉鼓強度由改造前的75%提高到改造後的76.13%，同時篩分指數比原來有較大改善，-5mm粒度級含量也明顯降低；（4）燒結礦配料合格率2005年為93.85%，比公司目標計劃提高1.85%，比改造前的2004年提高2.29%。
所以，該係統改造後的2005年燒結生產的技術經濟指標也完全達到了國內同類先進水平，實踐證明，改造是成功的。

四、配料控製係統原理與控製方式

改造後130（180）m2燒結機各種原料（如熔劑、中和粉、焦粉、返礦等）通過圓盤給料機和料倉給料器與集料皮帶機之間安裝調試好的的電子配料皮帶秤稱量檢測後，可定時取得各原料K8凯发登录入口反饋值的電壓信號，由稱重傳感器信號輸送至稱重控製儀表，經PI運算後再輸出4mA～20mA控製信號，或經MB+現場總線送至PLC有關模塊進行處理，與上位機設定值進行比較，由PLC完成PI運算，設定相關變頻器的輸出頻率；兩種PI運算經控製櫃上的硬接線轉換開關進行選擇（也可通過上位機HMI畫麵上的軟轉換開關選擇PLC—PI運算輸出或儀表PI運算輸出）。配料皮帶秤中測速編碼器（傳感器）是用來測量皮帶運輸原料速度的，通過被動輪的轉動距離轉換成皮帶上原料運行速度的脈衝信號送到稱重控製儀表，然後進行調節運算，實現自動控製K8凯发登录入口大小的要求。係統工作方式有三種：一種是手動給料，即通過外部電位器給變頻器一個模擬電壓，以調節電動機的運行速度；第二種是自動給料，即通過稱重控製儀表鍵盤，任意給定所需給料量並通過給料量大小變化自動調整變頻器頻率（電動機的運行速度）；第三種是上位機遠程給定，由PLC通過模擬量模塊采集二次儀表輸出的4mA～20mA信號，或者經MB+現場總線方式完成PLC數據采集，這時給料設定就可由上位機HMI畫麵來完成。三個工作站與PLC通過以太網相連並接人公司局域網，可靠完成配科數據采集、通訊及信息共享，並且具有與某集團ERP數據上網的生產管理功能。

五、係統改造設計的創新點
1. 通過對130（180）m2燒結機配料（分料）電子皮帶秤在結構上的改造設計，提高了秤的整體結構機械性能。結構采用單體框多托輥形式，秤架結構係數為0.5，過載係數為150%，運行穩定性好，計量準確度較高，使用壽命較長。

2. 秤體結構在改造設計中大膽創新，采用優質厚壁方型管材製作，機架側麵為“目”字型結構，秤框為“日”字型設計。采用矩形型材，剛性大，撓度小，重量輕，強度高，新穎美觀，完全淘汰了目前國內大多數廠家傳統落後的全槽鋼結構。

3. 配料秤體支點采用長軸設計，同心度高，轉軸摩擦力小，並設計雙軸螺旋，高密度小型橡膠軸承，抗扭矩性能好，複位精度高。配料皮帶秤秤體托輥軸、支點軸均采用側麵安裝法，其承載能力強，穩定性好。

4.秤體的吊掛部分采用關節軸承與短鋼帶直聯方式。這種結構的複位性、靈敏度均好於改造前的關節軸承連接或十字簧片連接方式。經現場一年的使用情況證明，這種關鍵技術的創新使傳感器承受的載荷信號與垂直於皮帶的線載荷線性一致，確保秤的配料精度高的準確性。

5. 為減小“皮帶效應”對計量精度的影響，這次改造將主動輪設計在受料端，采用擺線針輪與減速器同心傳動，傳動效率高，穩定性好，擺動小。徹底消除了電動機、減速機聯結不同心產生的秤體擺動所造成的計量誤差。
6. 稱重機構采用單杠杆雙托輥雙傳感器機構，其優點與創造點是由兩組托輥所組成的一個稱量平台，且力臂較長，能最大限度的克服物料輸送不均勻所造成的計量誤差，同時采用雙傳感器，能較好地克服由於皮帶跑偏（偏載）所造成的計量誤差。

7.改造後的配料秤驅動均設計為後輪驅動，其特點是在皮帶運行時上層為鬆馳狀，下層皮帶為繃緊狀，能較好地克服皮帶張力所帶來的稱重誤差。驅動輪為包膠腰鼓形，因為包膠可以增強主動輪與皮帶之間的摩擦係數，還能消除皮帶重載時打滑的現象，同時腰鼓形主、從動輥還具有防皮帶跑偏的功能，運行中不會產生由皮帶強行糾偏所造成的配料控製精度誤差，根據130（180）m2燒結機大小K8凯发登录入口原料配比工藝要求，其驅動裝置部分采用BW型硬齒麵擺線針輪減速機，聯軸器采用爪形橡膠聯軸器，采用直聯式安裝方式，具有無噪聲、維護量小、檢修方便等特點。

8. 130（180）m2燒結機有6台圓盤配料秤用刮料器，以前采用平衡錘調節單邊刮料橡膠片，長期使用受圓盤配料K8凯发登录入口大、原料水分多、粘性強、物料輸送波動變化大的影響，容易造成單邊刮料板磨損快、平衡錘重心輕、調節失控、配料皮帶刮料不幹淨，導致稱量皮重難以消除，直接影響了秤的配料控製精度和皮帶使用壽命。這次改造中利用皮帶輸送波動起伏的狀態，創新為每個平衡錘裝置設計一套簡易的彈簧式調節裝置，並同時將原單邊刮料板改成兩麵橡膠刮料片，保證了皮帶刮料幹淨，刮料板利用率提高了50%，皮帶消耗率降低52.5%，每年可節省維修成本3萬元以上。

9.通過對秤體結構進行技術改進後，擁有了質優價廉的配料稱重檢測設備，我們還根據燒結工藝的要求，針對有些配料倉容量的擴展和工藝設備的改造情況，對每一台設備的安裝高度位置和落料點與有效稱量段分布進行了合理的調整。由於采用性能優越的新型配料稱量設備，取消了原準備更新28台變頻器的計劃，通過精確計算充分利用了原有電氣控製設備，單此一項節省工程投資12.6萬元左右。

10. 由於皮帶秤儀表本身不具有現場通用智能總線功能，這次改造中，我們采用了協議轉換手段，通過網關，將皮帶秤稱量儀表的RS485協議轉換為MODBUS PLUS協議，為此實現了RS422／RS485←→MODBUS PLUS,RS422／RS485←→MODBUS之間的協議轉換功能。

11.開發了基於節能和安全方式的程序模塊，控製方式上有集中／機旁方式，HMⅡ畫麵上有集中自動／集中手動操作方式。在集中自動控製模式中，PID的調節精度高，采用了K8凯发登录入口前饋技術，抗幹擾能力強，從而達到精確變頻、節能的目的。同時充分利用儀表反饋的狀態碼，對現場設備進行實時全麵監控，比純硬接線方式更能全麵地反映現場故障狀況，保證人身與設備的安全。

六、結束語
結合某集團原料來源複雜、成分波動大、雜物多的實際情況，消化和掌握了國內先進的配料工藝和裝備技術，大膽創新，努力提高電子配料皮帶秤的準確度是這次改造的目的。生產實踐證明，隨著配料準確度的提高，燒結礦成品率大幅提高，按照相關統計資料和自身以往的數據分析，配料準確度每提高1%，燒結礦成品率將提高0.5%。2005年某集團燒結廠三燒車間共生產入爐燒結礦349.34萬噸，改造後實際提高了3%配料準確度，增加產量5.24萬噸，確保了燒結過程工藝控製穩定，為某集團燒結廠2005年完成曆史性的500萬噸產量提供了基礎性支持，同時也為某集團產鐵375萬噸、產鋼410萬噸提供了有力保證。該配料稱重係統改造設計的成功實現，可年創經濟效益1000萬元以上。

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