0 引言

水泥行業(yè)對生料配料微機系統(tǒng)的要求是能適應(yīng)惡劣的現(xiàn)場環(huán)境，運行穩(wěn)定，抗干擾能力強，計量準確，有數(shù)據(jù)加工處理能力，易于維修，同時具有良好的經(jīng)濟性。水泥生料配料控制系統(tǒng)是新推出的新一代工業(yè)控制系統(tǒng)，它集水泥生料配料，成分控制，磨機負荷控制和多元素分析儀為一體，在國家火炬產(chǎn)品WPK-III型水泥配料控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，采用國際流行的工業(yè)PC總線結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)具有更高的可靠性、更強的性能、更優(yōu)良的控制軟件及美觀的外型。適用于各種工藝的水泥配料生產(chǎn)控制。微機配料系統(tǒng)是采用優(yōu)選16位工業(yè)計算機開發(fā)而成的新一代配料系統(tǒng)，具有實用可靠、功能強、結(jié)構(gòu)簡單、易學易用等優(yōu)點。該機使用靜態(tài)RAM代替動態(tài)RAM，有效提高了抗干擾能力;采用無(軟、硬)盤DOS引導(dǎo)技術(shù)，用無運動部件的EPROM盤取代容易磨損的軟盤驅(qū)動器，使該機能適用于像水泥廠這樣多粉塵、強振動的惡劣控制現(xiàn)場;由于微機采用實時PID方式直接控制TDG調(diào)速皮帶秤，系統(tǒng)具有配方計算及根據(jù)生料成分實測值自動調(diào)整各物料配比等功能，并具有報表打印及斷料(卡料或打滑)自動報警等功能。本系統(tǒng)最多可控制15臺皮帶秤，還可以配接多元素分析儀、磨機負荷(電耳、提升機功率)，可以聯(lián)網(wǎng)，以適應(yīng)現(xiàn)代水泥生產(chǎn)的新要求及節(jié)能降耗的經(jīng)濟指標。在水泥生產(chǎn)過程中，生料配料的合格率是影響水泥煅燒質(zhì)量的重要因素。生料配料是將經(jīng)過粗加工后的水泥原材料按一定比例混合在一起的過程。由于原材料礦物質(zhì)組分含量有差異，目前大多數(shù)水泥生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量控制采用的是每小時對生料質(zhì)量取樣一次并進行成分化驗，根據(jù)化驗的結(jié)果對下一小時的配料比例進行調(diào)整控制。采用人工的配料方法無法快速、準確、實時地控制生料配料過程。近年來由PC機與單板機、單片機、控制器組成的系統(tǒng)在水泥生料配料中得到了較為廣泛的應(yīng)用。但大都采用的是通過控制勵磁電機調(diào)速實現(xiàn)的，勵磁電機的勵磁電壓控制容易受干擾，穩(wěn)定性較差，難以實現(xiàn)皮帶秤速度的精確調(diào)整。隨著變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，皮帶秤采用變頻調(diào)速已成現(xiàn)實。

1 水泥生料配料微機控制系統(tǒng)的硬件組成

水泥生料配料微機控制系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。

此系統(tǒng)包括1臺微型工業(yè)計算機，打印機，多功

能板(包括A/D，D/A)，帶光隔離的I/O 板，稱重傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器，變頻器等。稱重傳感器、速度傳感器的信號均為0~l0 V的標準信號，經(jīng)整流濾波后送入多功能板。微機發(fā)出的電機調(diào)速信號經(jīng)由多功能板再經(jīng)過濾波后(0~10 V)接入變頻器的模擬電壓頻率設(shè)定輸入端。也可單獨采用手動方式實現(xiàn)變頻器對電機速度的調(diào)整。圖2顯示了系統(tǒng)主要部件外形圖。

2 水泥生料配料微機控制系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)工作過程

水泥生產(chǎn)原料經(jīng)過破碎后分別存入原料庫中，庫底由棒狀卸料閥進行卸料，并安裝一臺皮帶秤。當系統(tǒng)啟動運行時，依據(jù)生產(chǎn)需要，需要下料的原料庫卸料閥打開，原料流到皮帶秤上，電機帶動皮帶機按照設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動，隨著皮帶的轉(zhuǎn)動下料口的原料被拉出。系統(tǒng)通過對皮帶機上的原料稱重和皮帶機的速度計算出流量與設(shè)定流量比較，若有偏差則進行PID調(diào)節(jié)，調(diào)整皮帶機的轉(zhuǎn)速以達到按一定比例和流量進行配料之目的。此系統(tǒng)無須人工干預(yù)，保證了連續(xù)可靠高準確度地配料;并且具有很強的自動排錯功能，常見的錯誤操作將被提示拒絕執(zhí)行;還具有較完善的報警功能，當不正?，F(xiàn)象發(fā)生時，系統(tǒng)將聲光報警并指出故障環(huán)節(jié)，此時可以用手動方式進行調(diào)速配料。

2.2 系統(tǒng)軟件及實現(xiàn)的功能

本系統(tǒng)軟件采用Windows 下C+ + builder 語言編程。由實時監(jiān)控數(shù)據(jù)處理和信息數(shù)據(jù)輸入及管理等三部分組成。

2.3 監(jiān)控數(shù)據(jù)處理

包括對各稱重傳感器信號、電機轉(zhuǎn)速信號等數(shù)據(jù)的采集，以及依據(jù)設(shè)定的物料配比值自動控制皮帶機的速度達到控制物料流量的目的。依據(jù)生產(chǎn)實際應(yīng)用情況設(shè)計了皮帶秤去皮程序，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、流量穩(wěn)定、計量準確的功能。

2.4 信息數(shù)據(jù)的輸人

采用圖形用戶界面，對系統(tǒng)需要用戶輸入的各種數(shù)據(jù)用按鈕提示輸入，操作簡單明了，操作工易學好用。

2.5 信息數(shù)據(jù)的管理

可隨時對總產(chǎn)量、班產(chǎn)量、單秤產(chǎn)量、日報、月報以及各秤的即時流量等進行查詢、顯示和打印。對壓力、轉(zhuǎn)速、流量等參數(shù)異常進行聲光報警。

2.6 系統(tǒng)的特點

1)系統(tǒng)使用微機通過變頻器對皮帶秤調(diào)速，控制穩(wěn)定、抗干擾強、節(jié)能耐用、性能價格比高、操作方便，即使計算機出現(xiàn)故障也可使用變頻器直接手動調(diào)速生產(chǎn)，大大增加了系統(tǒng)的可靠性。

2)系統(tǒng)對有關(guān)信號采用屏蔽電纜傳送，經(jīng)過光耦及整流濾波防止了強電和脈沖干擾，增加了測量的準確性。

3)精確的質(zhì)量控制可使配料合格率達90%以上，產(chǎn)量也得到提高?？稍诰€輸入原料成分的化驗結(jié)果，根據(jù)給定的飽和比(KH)、硅配比(N)和鋁氧率(P)，自動給出各原料的配比;可根據(jù)多元素分析儀或化驗結(jié)果自動調(diào)整配比;也可與磨機的多元素分析儀相連，構(gòu)成配料閉環(huán)控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)質(zhì)量控制。

4)簡捷的人機對話軟件提供由高清晰度彩色屏幕顯示的豐富的菜單信息和出錯信息;能設(shè)定各控制點的參數(shù)值;可跟蹤顯示生產(chǎn)過程中各下料口下料情況以及各物料的設(shè)定稱值、實測稱值、累計重量和班次，及時報警并顯示故障位置;隨時打印各種物料的配比情況和累計稱數(shù)、自動打印班產(chǎn)量、日產(chǎn)量和月產(chǎn)量及實際配比、給定配比和故障情況。

3 變頻器控制系統(tǒng)及工作原理

圖3所示為變頻器控制系統(tǒng)接線圖。

3.1 變頻器控制系統(tǒng)工作原理

斷路器合上后微機發(fā)出的電機調(diào)速信號經(jīng)由多功能板再經(jīng)過濾波后(0~10 V)接入變頻器的模擬電壓頻率設(shè)定輸入端V2口，變頻器對應(yīng)輸出頻率0~50 Hz，帶動三相異步電動機運轉(zhuǎn)，由傳感器反饋電機的速度信號，經(jīng)過多功能板處理后送到微機進行計算執(zhí)行相應(yīng)模塊，達到精確的自動控制;當微機出現(xiàn)故障，將倒相開關(guān)K1打到手動，用電位器VR(0~10 V)的信號手動控制電機的轉(zhuǎn)速，對應(yīng)頻率0~50 Hz，達到配料的工藝要求。

3.2 接線注意事項

1)變頻器的控制回路的控制線必須采用屏蔽線并且遠離主回路接線，屏蔽線僅一端接地。

2)為防止意外事故發(fā)生，接地端子E 必須可靠接地(接地阻抗應(yīng)在100 贅以下)，否則會有漏電狀況發(fā)生。

3)電機容量應(yīng)等于或小于變頻器容量。

4)主回路配線時，其線徑規(guī)格的選擇請按照國家電工法規(guī)有關(guān)規(guī)定進行。

5)為盡量減少電磁干擾的影響，電磁接觸器要遠離變頻器，或加裝浪涌吸收裝置。

6)勿將交流輸入電源RST端子接到變頻器輸出端子UVW。

4 變頻器部分功能參數(shù)設(shè)置

變頻器部分功能參數(shù)設(shè)置如表1所列。

5 變頻器常見的故障現(xiàn)象及排除措施

變頻器常見故障現(xiàn)象及排除措施如表2所列。

6 結(jié)語

深圳普傳公司生產(chǎn)的PI7100，PI7000 系列變頻器已成功批量應(yīng)用到微機配料系統(tǒng)，質(zhì)量可靠，性能穩(wěn)定，提高了生產(chǎn)效率，在市場上使用后，用戶反映良好，普遍受到用戶好評。