0 引言

水泥行業(yè)對(duì)生料配料微機(jī)系統(tǒng)的要求是能適應(yīng)惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，運(yùn)行穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)，計(jì)量準(zhǔn)確，有數(shù)據(jù)加工處理能力，易于維修，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟(jì)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(jī)負(fù)荷控制和多元素分析儀為一體，在國(guó)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(guó)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(qiáng)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(jī)配料系統(tǒng)是采用優(yōu)選16位工業(yè)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)而成的新一代配料系統(tǒng)，具有實(shí)用可靠、功能強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)使用靜態(tài)RAM代替動(dòng)態(tài)RAM，有效提高了抗干擾能力;采用無(wú)(軟、硬)盤DOS引導(dǎo)技術(shù)，用無(wú)運(yùn)動(dòng)部件的EPROM盤取代容易磨損的軟盤驅(qū)動(dòng)器，使該機(jī)能適用于像水泥廠這樣多粉塵、強(qiáng)振動(dòng)的惡劣控制現(xiàn)場(chǎng);由于微機(jī)采用實(shí)時(shí)PID方式直接控制TDG調(diào)速皮帶秤，系統(tǒng)具有配方計(jì)算及根據(jù)生料成分實(shí)測(cè)值自動(dòng)調(diào)整各物料配比等功能，并具有報(bào)表打印及斷料(卡料或打滑)自動(dòng)報(bào)警等功能。本系統(tǒng)最多可控制15臺(tái)皮帶秤，還可以配接多元素分析儀、磨機(jī)負(fù)荷(電耳、提升機(jī)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(jì)指標(biāo)。在水泥生產(chǎn)過(guò)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(guò)粗加工后的水泥原材料按一定比例混合在一起的過(guò)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(shí)對(duì)生料質(zhì)量取樣一次并進(jìn)行成分化驗(yàn)，根據(jù)化驗(yàn)的結(jié)果對(duì)下一小時(shí)的配料比例進(jìn)行調(diào)整控制。采用人工的配料方法無(wú)法快速、準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地控制生料配料過(guò)程。近年來(lái)由PC機(jī)與單板機(jī)、單片機(jī)、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(guò)控制勵(lì)磁電機(jī)調(diào)速實(shí)現(xiàn)的，勵(lì)磁電機(jī)的勵(lì)磁電壓控制容易受干擾，穩(wěn)定性較差，難以實(shí)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(shí)。

1 水泥生料配料微機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成

水泥生料配料微機(jī)控制系統(tǒng)的硬件組成如圖1所示。

此系統(tǒng)包括1臺(tái)微型工業(yè)計(jì)算機(jī)，打印機(jī)，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(hào)均為0~l0 V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，經(jīng)整流濾波后送入多功能板。微機(jī)發(fā)出的電機(jī)調(diào)速信號(hào)經(jīng)由多功能板再經(jīng)過(guò)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(dú)采用手動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)變頻器對(duì)電機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)介紹

2.1 系統(tǒng)工作過(guò)程

水泥生產(chǎn)原料經(jīng)過(guò)破碎后分別存入原料庫(kù)中，庫(kù)底由棒狀卸料閥進(jìn)行卸料，并安裝一臺(tái)皮帶秤。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)運(yùn)行時(shí)，依據(jù)生產(chǎn)需要，需要下料的原料庫(kù)卸料閥打開(kāi)，原料流到皮帶秤上，電機(jī)帶動(dòng)皮帶機(jī)按照設(shè)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著皮帶的轉(zhuǎn)動(dòng)下料口的原料被拉出。系統(tǒng)通過(guò)對(duì)皮帶機(jī)上的原料稱重和皮帶機(jī)的速度計(jì)算出流量與設(shè)定流量比較，若有偏差則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，調(diào)整皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速以達(dá)到按一定比例和流量進(jìn)行配料之目的。此系統(tǒng)無(wú)須人工干預(yù)，保證了連續(xù)可靠高準(zhǔn)確度地配料;并且具有很強(qiáng)的自動(dòng)排錯(cuò)功能，常見(jiàn)的錯(cuò)誤操作將被提示拒絕執(zhí)行;還具有較完善的報(bào)警功能，當(dāng)不正常現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)將聲光報(bào)警并指出故障環(huán)節(jié)，此時(shí)可以用手動(dòng)方式進(jìn)行調(diào)速配料。

2.2 系統(tǒng)軟件及實(shí)現(xiàn)的功能

本系統(tǒng)軟件采用Windows 下C+ + builder 語(yǔ)言編程。由實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?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?cái)?shù)據(jù)處理

包括對(duì)各稱重傳感器信號(hào)、電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)等數(shù)據(jù)的采集，以及依據(jù)設(shè)定的物料配比值自動(dòng)控制皮帶機(jī)的速度達(dá)到控制物料流量的目的。依據(jù)生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用情況設(shè)計(jì)了皮帶秤去皮程序，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換平穩(wěn)、流量穩(wěn)定、計(jì)量準(zhǔn)確的功能。

2.4 信息數(shù)據(jù)的輸人

采用圖形用戶界面，對(duì)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(jiǎn)單明了，操作工易學(xué)好用。

2.5 信息數(shù)據(jù)的管理

可隨時(shí)對(duì)總產(chǎn)量、班產(chǎn)量、單秤產(chǎn)量、日?qǐng)?bào)、月報(bào)以及各秤的即時(shí)流量等進(jìn)行查詢、顯示和打印。對(duì)壓力、轉(zhuǎn)速、流量等參數(shù)異常進(jìn)行聲光報(bào)警。

2.6 系統(tǒng)的特點(diǎn)

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

2)系統(tǒng)對(duì)有關(guān)信號(hào)采用屏蔽電纜傳送，經(jīng)過(guò)光耦及整流濾波防止了強(qiáng)電和脈沖干擾，增加了測(cè)量的準(zhǔn)確性。

3)精確的質(zhì)量控制可使配料合格率達(dá)90%以上，產(chǎn)量也得到提高。可在線輸入原料成分的化驗(yàn)結(jié)果，根據(jù)給定的飽和比(KH)、硅配比(N)和鋁氧率(P)，自動(dòng)給出各原料的配比;可根據(jù)多元素分析儀或化驗(yàn)結(jié)果自動(dòng)調(diào)整配比;也可與磨機(jī)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(shí)現(xiàn)質(zhì)量控制。

4)簡(jiǎn)捷的人機(jī)對(duì)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(cuò)信息;能設(shè)定各控制點(diǎn)的參數(shù)值;可跟蹤顯示生產(chǎn)過(guò)程中各下料口下料情況以及各物料的設(shè)定稱值、實(shí)測(cè)稱值、累計(jì)重量和班次，及時(shí)報(bào)警并顯示故障位置;隨時(shí)打印各種物料的配比情況和累計(jì)稱數(shù)、自動(dòng)打印班產(chǎn)量、日產(chǎn)量和月產(chǎn)量及實(shí)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(jī)發(fā)出的電機(jī)調(diào)速信號(hào)經(jīng)由多功能板再經(jīng)過(guò)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(duì)應(yīng)輸出頻率0~50 Hz，帶動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，由傳感器反饋電機(jī)的速度信號(hào)，經(jīng)過(guò)多功能板處理后送到微機(jī)進(jìn)行計(jì)算執(zhí)行相應(yīng)模塊，達(dá)到精確的自動(dòng)控制;當(dāng)微機(jī)出現(xiàn)故障，將倒相開(kāi)關(guān)K1打到手動(dòng)，用電位器VR(0~10 V)的信號(hào)手動(dòng)控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，對(duì)應(yīng)頻率0~50 Hz，達(dá)到配料的工藝要求。

3.2 接線注意事項(xiàng)

1)變頻器的控制回路的控制線必須采用屏蔽線并且遠(yuǎn)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(huì)有漏電狀況發(fā)生。

3)電機(jī)容量應(yīng)等于或小于變頻器容量。

4)主回路配線時(shí)，其線徑規(guī)格的選擇請(qǐng)按照國(guó)家電工法規(guī)有關(guān)規(guī)定進(jìn)行。

5)為盡量減少電磁干擾的影響，電磁接觸器要遠(yuǎn)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(jiàn)的故障現(xiàn)象及排除措施

變頻器常見(jiàn)故障現(xiàn)象及排除措施如表2所列。

6 結(jié)語(yǔ)

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(jī)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(chǎng)上使用后，用戶反映良好，普遍受到用戶好評(píng)。