1　 前言

在水泥生產過程中 ,生料配料的合格率是影響水泥煆燒質量的重要因素. 配料係統是實現生產過程控製和質量控製的關鍵環節之一. 同時 ,它也是實現生產過程自動化 、 企業的科學管理、安全穩定生產和節能降耗的重要技術手段. 因水泥行業常用的皮帶秤的結構原因,調試, 標定都較麻煩 ,且隨皮帶的鬆緊和物料的不均勻, 皮帶張力的變化很難控製 ,皮帶張力調整不適當就無法投入現場使用 ,而且往往零點飄移較大 ,影響計量精度. 鬥式秤克服了皮帶秤的一些缺點 ,且成本較低、維修方便. 因此在水泥行業得到迅速的推廣應用.

2　 係統工作原理

生產過程主要有原料倉 ,電振給料機、秤鬥 、 稱重傳感器,開關鬥門電機, 計算機控製係統組成 ,係統控製采用間歇式的靜態稱重原理,即每一循環周期完成下料 、 稱重 、 放料、 混合配料、 再下料的過程.

在運行初期,計算機首先啟動電振機將原料送入稱重料鬥中 ,此時稱重傳感器將料重信號經變速器送入計算機並轉換成數據,當料重數據與稱重設定值相等時,計算機控製電振機停止,然後啟動鬥門電機打開放料口,將原料送入下一工序. 考慮下料速度過慢會影響生產,因而本係統采取先快後慢的下料方式 ,當稱重料鬥中的料重為稱重設定 a%(a可選),電振機由快振切換到慢振至停止,這樣可加快配料係統的配料速度. 為了使混料更均勻,最後稱重係統先放料,當料頭傳輸至前一稱重係統料鬥位置處時, 打開此稱重係統放料口放料,以此類推,此時,計算機啟動鬥門電機關閉各稱重係統的放料口,為下一次配料做準備.

3　 計算機控製係統設計

3 . 1　 控製係統的硬設計

硬件係統采用台灣研華 6186奔騰四級工控主機. 接口電路包括: 16路 A /D輸入通道,其中鬥秤測量信號 5路; 16路 D /A輸出通道,其中電振機快振 5路,電振機慢振 5路,鬥門開啟 5路,報警 1路。

3 . 2　 係統軟件的設計

軟件設計全部采用 C語言來實現 ,由於本設計控製過程極其複雜, 且數據處理程序較多 ,故采用結構化程序設計 ,程序結構清晰. 全部提示采用漢字處理,可使本裝置的軟件有較強的功能 ,為操作人員提供較好的交互環境.

3 . 3　 提高精度的軟件設計技術

3 . 3 . 1　 非線形修正技術

由於秤鬥本身結構 、 傳感器安裝位置的影響 ,或模擬信號在傳輸和放大過程中通常會產生一定的非線性失真. 因此需要對傳感信號、放大電路 、A /D轉換和傳輸過程中客觀的一些非線性因素修正處理. 從而在精度上進一步保證了測量值在整個測量信號範圍之內具有良好的線性. 

使用線性插值時把 0到滿量程 W _max 分成 n段 ,當測得秤鬥中實物重量為 W _i 時 ,電壓信號為 U _i , 假設運行測得 U_x滿足 U ₁ ≤U_x≥U ₂ 時 ,計算重量 

同理可以計算其它區段的重量值. 為減小誤差的產生 ,在插值法進行修正時,對曲線中曲率大的部分, 插值的距離要小 ; 反之,對曲線中曲率小的部分,插值的距離可以大一點^{[ 1]} .

3 . 3 . 2　 落差自動補償技術

由於給料電振機與秤鬥之間有一定的距離 ,當被計量的物料重量達到額定值時 ,控製係統發出停電振機指令 ,但此時有一段已離開料口還未到秤鬥的“自由”料柱 ,這時上空的餘料經自由落體方式落入秤鬥, 這時被稱量的物料必然超過額定值,自由落料產生了影響配料精度的隨機誤差 ,稱之為落差^{[ 2]}. 落差受物料顆粒度、溫度 、 濕度 、 料倉壓力 、 下料電振機 、A /D采樣、係統處理速度的影響 ,各因素全歸結為落差來修正. 償落差誤差通常采用實驗法求得補償係數進行外推補償. 配料過程中 , 假設原有落差補償為 W _h , 各次的誤差為△ W _i ,物料計量的額定值為 W _t ,各次實際控製的計量值為 W _ci ,修正係數為 λ .

即：采用落差係數的目的是當由於某種原因使配料過程超差時不使錯誤的誤差信號對下一次配料補償值產生過大影響, 保證係統穩定性. 用這種補償算法 ,經過幾次配料就可以使落差補償收斂到真值.

4　 結束語

本係統是綜合各廠配料控製基礎上改進而研製的新控製係統, 解決了以往係統的不足, 針對可靠性方麵設計的軟 、 硬件針對性措施較為完善 ,人機交互能力強 ,其配料精度達 0 . 1%, 在惡劣的環境下能長期、穩定地運行, 具有高可靠性和良好的抗幹擾性. 並已在青海貴德水泥廠、青海湟中水泥廠順利投入運行. 實踐表明, 該係統有較高的性能 / 價格比 ,很有推廣價值.

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