1　 前言

在水泥生产过程中 ,生料配料的合格率是影响水泥煅烧质量的重要因素. 配料系统是实现生产过程控制和质量控制的关键环节之一. 同时 ,它也是实现生产过程自动化 、 企业的科学管理、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段. 因水泥行业常用的皮带秤的结构原因,调试, 标定都较麻烦 ,且随皮带的松紧和物料的不均匀, 皮带张力的变化很难控制 ,皮带张力调整不适当就无法投入现场使用 ,而且往往零点飘移较大 ,影响计量精度. 斗式秤克服了皮带秤的一些缺点 ,且成本较低、维修方便. 因此在水泥行业得到迅速的推广应用.

2　 系统工作原理

生产过程主要有原料仓 ,电振给料机、秤斗 、 称重传感器,开关斗门电机, 计算机控制系统组成 ,系统控制采用间歇式的静态称重原理,即每一循环周期完成下料 、 称重 、 放料、 混合配料、 再下料的过程.

在运行初期,计算机首先启动电振机将原料送入称重料斗中 ,此时称重传感器将料重信号经变速器送入计算机并转换成数据,当料重数据与称重设定值相等时,计算机控制电振机停止,然后启动斗门电机打开放料口,将原料送入下一工序. 考虑下料速度过慢会影响生产,因而本系统采取先快后慢的下料方式 ,当称重料斗中的料重为称重设定 a%(a可选),电振机由快振切换到慢振至停止,这样可加快配料系统的配料速度. 为了使混料更均匀,最后称重系统先放料,当料头传输至前一称重系统料斗位置处时, 打开此称重系统放料口放料,以此类推,此时,计算机启动斗门电机关闭各称重系统的放料口,为下一次配料做准备.

3　 计算机控制系统设计

3 . 1　 控制系统的硬设计

硬件系统采用台湾研华 6186奔腾四级工控主机. 接口电路包括: 16路 A /D输入通道,其中斗秤测量信号 5路; 16路 D /A输出通道,其中电振机快振 5路,电振机慢振 5路,斗门开启 5路,报警 1路。

3 . 2　 系统软件的设计

软件设计全部采用 C语言来实现 ,由于本设计控制过程极其复杂, 且数据处理程序较多 ,故采用结构化程序设计 ,程序结构清晰. 全部提示采用汉字处理,可使本装置的软件有较强的功能 ,为操作人员提供较好的交互环境.

3 . 3　 提高精度的软件设计技术

3 . 3 . 1　 非线形修正技术

由于秤斗本身结构 、 传感器安装位置的影响 ,或模拟信号在传输和放大过程中通常会产生一定的非线性失真. 因此需要对传感信号、放大电路 、A /D转换和传输过程中客观的一些非线性因素修正处理. 从而在精度上进一步保证了测量值在整个测量信号范围之内具有良好的线性. 

使用线性插值时把 0到满量程 W _max 分成 n段 ,当测得秤斗中实物重量为 W _i 时 ,电压信号为 U _i , 假设运行测得 U_x满足 U ₁ ≤U_x≥U ₂ 时 ,计算重量 

同理可以计算其它区段的重量值. 为减小误差的产生 ,在插值法进行修正时,对曲线中曲率大的部分, 插值的距离要小 ; 反之,对曲线中曲率小的部分,插值的距离可以大一点^{[ 1]} .

3 . 3 . 2　 落差自动补偿技术

由于给料电振机与秤斗之间有一定的距离 ,当被计量的物料重量达到额定值时 ,控制系统发出停电振机指令 ,但此时有一段已离开料口还未到秤斗的“自由”料柱 ,这时上空的余料经自由落体方式落入秤斗, 这时被称量的物料必然超过额定值,自由落料产生了影响配料精度的随机误差 ,称之为落差^{[ 2]}. 落差受物料颗粒度、温度 、 湿度 、 料仓压力 、 下料电振机 、A /D采样、系统处理速度的影响 ,各因素全归结为落差来修正. 偿落差误差通常采用实验法求得补偿系数进行外推补偿. 配料过程中 , 假设原有落差补偿为 W _h , 各次的误差为△ W _i ,物料计量的额定值为 W _t ,各次实际控制的计量值为 W _ci ,修正系数为 λ .

即：采用落差系数的目的是当由于某种原因使配料过程超差时不使错误的误差信号对下一次配料补偿值产生过大影响, 保证系统稳定性. 用这种补偿算法 ,经过几次配料就可以使落差补偿收敛到真值.

4　 结束语

本系统是综合各厂配料控制基础上改进而研制的新控制系统, 解决了以往系统的不足, 针对可靠性方面设计的软 、 硬件针对性措施较为完善 ,人机交互能力强 ,其配料精度达 0 . 1%, 在恶劣的环境下能长期、稳定地运行, 具有高可靠性和良好的抗干扰性. 并已在青海贵德水泥厂、青海湟中水泥厂顺利投入运行. 实践表明, 该系统有较高的性能 / 价格比 ,很有推广价值.

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