本文介绍了由单片机称重显示仪表及工控机组成的自动化配煤控制系统的特性及其在大连北方热电厂生产应用中的具体情况，并针对实际应用中所暴露出的不足提出了解决方案．
随着智能称重配料仪表及工控机的发展，工控机及单片机系统的组合在现代工业生产控制中的应用越来越广泛．单片机系统组成的智能仪表稳定性好、功能强大、适应工业生产的恶劣环境，并能与计算机进行可靠的通讯．而工控机本身不但有普通计算机的各种优点，而且比普通计算机适应工业生产的恶劣环境，运行更稳定，使用寿命更长．
1，概述
大连某股份有限公司即改制前的瓦房店热电厂，是瓦房店市的集中供热部门．设计3台液态排渣的立式旋风炉．由于是液态排渣，燃煤中要掺混一定比例的石灰石，同时为了达到锅炉燃烧的最佳工况及降低燃煤的成本，需要几种煤种相配，这样就形成了一个多种物料配比的生产过程．
电厂的生产初期，完全由人工来完成上述的配比过程，这样不可避免地产生较大的物料配比误差．物料配比不均直接导致锅炉燃烧的不稳定，严重时造成前置炉脱火，不仅降低了锅炉的热效率，对安全生产也构成了威胁．为了彻底解决这种落后的生产状况，大连某股份公司与大连理工大学合作对燃料配煤系统进行了自动化改造，并在实际应用中取得了成功．计算机自动化配煤控制系统的应用，保证了物料配比的精度、保障了锅炉燃烧的安全与稳定，为大连某股份公司成功掺烧无烟煤打下了坚实基础．现在大连某股份公司无烟煤掺烧配比可达到70％以上，降低了生产成本，同时计算机自动配煤系统也减轻了运行人员的劳动强度．
2，配煤系统的组成及控制原理
2．1系统方框图
整个系统由3大部分组成，某公司的6809单片机系统组成的称重仪表部分完成对各种物料瞬时流量、流速、累计重量的采集、计算任务；工控机是主要的人机界面，提供运行人员操作的平台，是自动化配煤控制系统的核心；振动给料系统完成物料的供给，是整个控制系统的执行机构．如图1所示．
2．2，工控机的硬件组成
工控机主机箱选用研华IPC610，是专为在冲击、振动、高温等恶劣环境下工作而设计的，更能适应恶劣的工业生产环境，支持14槽ISA或ISA／PCI底板．工控机主板选用研华PCA6179，支持S0cket370PⅢ处理器，CPU选用PⅢ450．通信接口板选用研华4端口RS一232通信卡PCL746，模拟量输出板选用研华PCL一726，具有6路12位分辨率的D／A转换卡．
2．3，称重仪表与工控机之间通讯的实现
配煤系统的一个关键环节在于称重仪表与工控机之间的通讯．工控机要完成高精度的物料配比控制，必须实时采集皮带秤运行的状态，由单片机系统组成的称重仪表完成对皮带运行参数的采集任务，参数包括：皮带运行速度、物料的瞬时重量．称重仪表根据采集到的重量与速度数据算出物料的瞬时流量，并得到整个运行过程中物料的累计流量．在称重仪表内部设有一套独立的单片机RS一232C串行通信系统，通过标准232串行口实现与外部设备互连通信．单片机采用定时中断方式，每250ms与工控机的RS一232串行口之间进行一次通信．通信协议规定：通信波特率为9600，数据格式用8位数据，1个停止位，无奇偶校验．单片机发送的每组数据为12字节，第一字节为状态字节，仅当此字节最高位为1时表明本组数据有效，随后字节为有效的数据并以ASCⅡ码表示．在工控机控制系统的软件设计中，通过对某公司提供的简化windows下串行通信编程的ActiveX控件MicrosoftCommunicationsControl(以下简称MSComm)来编程响应COM口的通信，MSComm控件为应用程序提供了通过串行接口收发数据的简便方法．
2．4，控制输出与振动给料机非线性特性的处理
振动给料机的一定振幅对应一定比例的下煤流量，它的控制电流与其振幅之间以及振幅与下煤量之间都是非线性的特性关系，所以工控机的控制输出与下煤量之间也是一个非线性的对应关系．为了找到最佳的对应曲线，在控制系统软件设计中首先利用数学方法求出二者最佳的拟和系数，再由这些拟和系数算出对应的曲线方程．有了这样的一个曲线方程后，在需要执行机构产生一定的给料振幅时，即可通过这个曲线方程求出对应的控制输出．
2．5，开发语言及控制规则
计算机自动配煤系统软件的开发工具选用微软面向对象的VisualBasic5企业板，数据库使用MicrosoftAccess97，为了满足生产中物料配比的精度要求，系统的控制采用模糊控制，控制目标包括：各种物料的瞬时流量、累计流量、煤与石灰石比例及常烟煤与无烟煤比例．系统初始化时，首先根据各种物料之间的目标比例及单位时间内的上煤总量计算出各种物料的目标瞬时流量及目标累计流量作为系统控制的目标，系统进入控制运行后，通过不断地判断实际运行数据与控制目标的误差大小来不断修正控制输出的量．主要控制规则如下：
①瞬时流量严重超上限，进行流量大调；
②累计流量超上限，进行累计流量调节；
③瞬时流量轻微超限，流量微调；
④瞬时流量超限，尚未达到严重上限，小量调节；
⑤瞬时流量超限同时，累计流量超限，合并调节．
根据上面的几点规则，按一定的比例运算关系，系统将分别得出各个物料的控制输出量，从而达到控制其对应给料机的振动振幅，来改变给料机的给料量，这样就能够精确地控制各种物料按一定的比例关系进行配比．
2．6，执行机构的控制原理
1)计算机控制系统运行时，其控制输出信号为1～5V的电压信号，此信号在接线端子板上接入一个5MQ以上的电阻．控制输出的电压信号经屏蔽信号线接入“手动／自动”转换开关，经转换开关后再接入振动给料机的控制器中．控制器主要有2大部分功能，一部分完成移相脉冲的生成，另一部分完成输出电压的控制．移相脉冲由单片移相触发集成电路产生，移相控制电压就是工控机输出的电压信号，移相脉冲产生后，经耦合变压器接入可控硅的触发控制极，来控制可控硅的导通．这样根据控制信号的变化，可控硅的导通角也发生同步变化，达到控制输出的目的．原理图如图2．2)由可控硅输出半波整流的控制电压接人生产现场的振动给料机电磁线圈，由电磁线圈及衔铁组成的激磁机构在可控硅输出电压的控制下，产生强度可变的脉冲磁场并带动给料机产生一定振幅的振动，这样就实现了对物料流量的控制．
2．7，系统的报警机制及异常处理
系统在运行中，总不可避免地要出现各种异常情况，为了保证系统运行的安全，在系统的设计中给出了预定的各种报警条件，如给料机不下煤、皮带不转、误差过大、控制输出超上限、皮带总流量超上限等等．在这些非正常情况下，系统将给出声光报警，同时做出相应的调整或自动转为监控状态等待人工干预．
3，生产应用中的性能指标及其优越性
经过实际生产中的不断改进，整个系统的误差小于0．3％．计算机自动控制配煤系统的运行，标志着大连某股份公司配煤工作实现了安全、高精确、配比根据实际需要随时可调的燃料上煤生产．同时，这套系统也为公司的建厂初期试烧无烟煤工作打下了坚实的基础，为企业节省了大量的资金．
4，运行中暴露出的问题及解决方案
经过多年的运行考验，证实了燃料配煤控制系统的稳定性及可靠性，但是经过长期的运行也暴露出了一些问题，比如：系统受天气或物料干湿度的影响时配比会产生较大的误差，机械系统经过检修或是经过长期运行而发生特性改变时控制系统将很难控制等．这些问题的产生在一定程度上制约了系统的安全运行，针对这些问题在系统的改进中给出了解决方案，一是加强机械系统的检修质量，保证机械机构的稳定性；二是通过对软件的修改让系统更智能化，将人工的思想写入程序中使其更具有自适应能力，能够自动学习并采集各种非正常运行环境下的人工控制的各种参数，并加以优化作为相同工况下自动控制的依据．经过这样的修正，系统提高了适应生产环境的能力，增强了稳定性．
5，结束语
计算机自动控制配煤系统在大连某股份有限公司得到了成功的应用，从这一典型应用中可以看出计算机技术在生产实践中的重要性及其给企业带来的巨大效益．同时也总结出只有不断提高员工的技术水平才能在高科技的应用中发挥其巨大的潜能，随着科技的不断发展，人员素质的不断提高，人们对计算机自动控制技术认识的不断加深，在电厂的燃料生产中，计算机自动化配煤系统一定会得到更广泛、更成熟的应用．

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深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业，所生产的JY500系列称重显示控制器（包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等）高速高精度，使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验，在业内有良好的口碑，且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题，客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣，欢迎咨询。