一種燒結礦自動配料控制方法及控制系統與流程

本發明涉及燒結礦生產技術領域，特別涉及燒結礦的配料，具體是一種燒結礦自動配料控制方法及控制系統。

背景技術：

燒結廠是鋼鐵聯合企業的重要組成部分，負責煉鐵廠主要含鐵原料的制備與供應，燒結廠對物料的處理量大，占鋼鐵聯合企業的第二位，因此，做好燒結廠設計對鋼鐵聯合企業具有重大的意義。在鋼鐵生產中，燒結機是為高爐制備原料的關鍵設備，燒結礦的質量將直接影響鋼鐵產品的質量。配料系統是燒結礦燒制工藝原料系統的重要組成之一，配料系統運轉的正常與否，精度高低，將直接影響燒結礦產品的產量與質量。

配料系統是生產燒結礦的核心部分，對配料的精度可靠性要求都很高。一般鋼鐵企業中燒結配料系統共包含18個料倉，其中1～4號倉為混合礦倉、5～6號倉為燒結粉倉、7～8號倉為冷返礦倉、9～10生石灰倉、11～12燃料倉、13～14石灰石倉、15～16白云石倉、17～18熱返礦倉。每個料倉下都有一個負責稱量的皮帶電子稱。根據工藝要求，操作人員需要在含量控制臺中輸入信息：a.燒結機需要的混合礦綜合輸送總量。b.選擇需要下料的倉體。C.每種礦在總流量配比。按下啟動按鈕后，系統根據操作員輸入的信息，計算出每個倉需要的料流，并依次啟動每個倉下的給料設備，每個倉下的供料設備由變頻器控制按操作員輸入的配比供料至配料主皮帶，由配料主皮帶送至下一流程混合、制粒直至燒結。

傳統的單一手動操作已遠遠不能獲得好的控制品質，因此，對其燒結配料控制系統提出了更高要求，需實現高度自動化，完成全部配料生產。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種燒結礦自動配料控制方法，所述的控制方法由上位機根據各配料所占的配比，自動計算各配料倉的排料量設定值，并通過PLC控制器自動控制配料，無需人工手動操作，提高配料精度和可靠性，很好的控制燒結礦的品質，用以解決傳統人工配料精度差、質量不穩定、配料精度低，生產效率低，影響燒結礦的產量和質量，不能很好地控制燒結礦的品質的問題。

為實現上述目的，本發明的方案是：一種燒結礦自動配料控制方法，所述的控制方法由上位機設定各種配料的排料量，由稱量裝置實時檢測給料裝置的排料量，并將排料量的檢測值與設定值進行比較，PLC控制器采用PID控制，對燒結配料配比進行自動調節，所述的控制方法對各配料倉均設置有主調給料閘門和微調給料閘門，且采用主調給料閘門控制裝置控制主調給料閘門的開度，微調給料閘門控制裝置控制微調給料閘門的開度；

所述的燒結配料配比控制方法具體包括如下步驟：

(1)上位機參照每種配料在燒結配料綜合輸送量中占的配比，在生產中自動計算出每個配料倉需要的排料值，所述的排料值作為各配料的排料量設定值；

(2)稱量裝置實時測量各配料對應的給料裝置的排料量，并將測得的排料量輸出給PLC控制器；

(3)PLC控制器將各配料的排料量測量值與設定值進行比較，采用PID控制，調節給料裝置電機的轉速，并根據電機的轉速發送指令給主調給料閘門控制裝置，自動調節各配料倉的主調給料閘門開度；

(4)當檢測到各配料倉下料不均時，PLC控制器發送指令給微調給料閘門控制裝置，自動調節各配料倉的微調給料閘門開度；

(5)當PLC控制器檢測到各配料的排料量測量值與設定值一致時，停止PID控制。

所述的步驟(1)中，各配料所占燒結配料綜合輸送量的配比分別為：均礦占燒結配料綜合輸送量的54.04％，燒結粉占燒結配料綜合輸送量的11.2％，冷返礦占燒結配料綜合輸送量的10.10％，生石灰占燒結配料綜合輸送量的2.01％，燃料占燒結配料綜合輸送量的3.1％，石灰石占燒結配料綜合輸送量的1.71％，白云石占燒結配料綜合輸送量的2.74％，熱返礦占燒結配料綜合輸送量的15.10％。

所述的步驟(1)中，各配料倉的排料量設定值為：

WS_i＝Wts×HK_i

式中，i為配料倉編號；WS_i為第i配料倉的排料量設定值；Wts為燒結配料綜合輸送量；HK_i為第i配料倉的配合系數。

所述的控制方法對給料裝置的速度控制采用變頻調速系統進行控制，所述的變頻調速系統包括變頻器和變頻電機，由PLC輸出給變頻器的電流大小來控制變頻器的輸出頻率，變頻器的輸出頻率大小控制變頻電機的轉速，變頻電機的轉速控制給料裝置的轉速大小。

當PLC檢測到的各配料的排料量測量值低于設定值時，則增加變頻器電流給定，變頻器輸出頻率上升，變頻電機速度增加，同時給料裝置的電機轉速也加快，直到各配料的排料量測量值達到設定值；

當各配料的排料量測量值高于設定值時，PLC控制器減少變頻器的電流給定，變頻器輸出頻率下降，變頻電機速度降低，同時給料裝置的電機轉速也降低直到各配料的排料量測量值達到設定值。

本發明的目的還在于提供一種燒結礦自動配料控制系統，所述的控制系統由上位機根據各配料所占的配比，自動計算各配料倉的排料量設定值，并通過PLC控制器自動控制配料，無需人工手動操作，提高配料精度和可靠性，很好的控制燒結礦的品質，用以解決傳統人工配料精度差、質量不穩定、配料精度低，生產效率低，影響燒結礦的產量和質量，不能很好地控制燒結礦的品質的問題。

為實現上述目的，本發明的方案是：一種燒結礦自動配料控制系統，所 述的控制系統包括上位機，PLC控制器，給料裝置，稱量裝置和變頻器，所述的上位機與PLC控制器通過通訊端口連接，所述的PLC控制器的信號輸出端連接變頻器，所述的變頻器的信號輸出端連接給料裝置，所述的稱量裝置的信號輸出端連接PLC控制器的信號輸入端。

所述的燒結配料配比控制系統包括稱量顯示器，所述的稱量顯示器的信號輸入端連接稱量裝置的信號輸出端，所述稱量顯示器的信號輸出端連接PLC控制器。

所述的給料裝置包括圓盤給料機。

所述的稱量裝置包括電子皮帶秤。

所述的PLC控制器為西門子S7-400PLC控制器。

所述的上位機為610H工控機。

本發明達到的有益效果：本發明所述的控制系統能自動調節燒結時的配料配比，無需人工手動控制，確保了配料礦精度，進而穩定了燒結礦質量指標，提高配料的可靠性，很好的控制燒結礦的品質。

附圖說明

圖1是本發明的自動配料過程示意圖；

圖2是本發明的自動配料控制原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

本發明的控制方法是對燒結礦生產中的物料進行自動配料，采用質量配料法，各種含鐵、碳、硅按一定配比通過稱量設備配料。配料的精確度直接影響燒結礦含量的穩定性，本發明根據燒結配料綜合輸送量，參照每種配料占綜合輸送量的配比，在生產中自動計算出每個配料倉需要的排料值，此值作為設定值參與自動調節每個配料倉下的給料裝置。

如圖1所示，1號到4號配料倉裝同一種物料，一般來說，同時啟動四個 配料倉即可滿足生產要求，其它配料倉一用一備，某一正在參與配料的料倉由于缺料或相關設備出現故障時，料倉更換時各物料的合計配合比不變，不進行合理性檢查，此時一般也不進行配合系數計算，將被更換料倉的配合系數自動為"0"，而新的工作料倉的配合系數則自動寫為被更換料倉原來的配合系數數值，并自動啟動新的工作料倉參與配料。

各配料配比具體算法如下：均礦占燒結配料綜合輸送量的54.04％，4個均礦料倉均分，每個均礦料倉配合系數為13.5％。燒結粉占燒結配料綜合輸送量的11.2％，2個燒結粉料倉一工一備。冷返礦占燒結配料綜合輸送量的10.10％，2個冷返礦料倉一工一備。生石灰占燒結配料綜合輸送量的2.01％，2個生石灰料倉一工一備。燃料占燒結配料綜合輸送量的3.1％，2個燃料料倉一工一備。石灰石占燒結配料綜合輸送量的1.71％，2個石灰石料倉一工一備。白云石占燒結配料綜合輸送量的2.74％，2個白云石料倉一工一備。熱返礦占燒結配料綜合輸送量的15.10％，2個熱返礦料倉一工一備。

本實施例設定綜合輸送量280t/h，各配料的配比如表一所示。根據表一各配料倉設定配合比求出對應配合系數，每個配料倉排料量的設定值為WS_i＝Wts×HK_i。式中，i為配料倉編號；WS_i為第i配料倉的排料量設定值；Wts為綜合輸送量；HK_i為第i配料倉的配合系數。

在綜合輸送量Wts為280h/t的情況下，4個均礦倉HK₁～HK₄同時工作，每個均礦倉配合系數分別為0.135；2個燒結粉倉HK₅，HK₆二選一，配合系數為0.112；2個冷返礦倉HK₇，HK₈二選一，配合系數為0.101；2個生石灰倉HK₉，HK₁₀二選一，配合系數為0.02；2個燃料倉HK₁₁，HK₁₂二選一，配合系數為0.03；2個石灰石倉HK₁₃，HK₁₄倉二選一，配合系數為0.017；2個白云石倉HK₁₅，HK₁₆二選一，配合系數為0.027；2個熱返礦倉HK₁₇，HK₁₈二選一，配合系數為0.15。配合系數原則為各料倉的分配系數相加為1。式中綜合輸送量(Wts)是根據混合料槽出料量而確定的。

4個均礦倉同時工作，出料量一致，所以，根據上述設定值計算公式，均礦排料量設定值為WS₁～WS₄＝280*0.135＝37.8h/t。燒結粉倉二選一，本實施 例選5號燒結粉倉為工作倉，計算得到WS₅＝280*0.112＝31.36h/t。冷返礦倉二選一，本實施例選7號冷返礦倉為工作倉，計算得到WS₇＝280*0.101＝28.28h/t。生石灰倉二選一，本實施例選9號生石灰倉為工作倉，計算得到WS₉＝280*0.02＝5.6h/t。燃料倉二選一，本實施例選11號燃料倉為工作倉，計算得到WS₁₁＝280*0.03＝8.4h/t。石灰石倉二選一，本實施例選14號石灰石倉為工作倉，計算得到WS₁₄＝280*0.017＝4.76h/t。白云石倉二選一，本實施例選15號白云石倉為工作倉，計算得到WS₁₅＝280*0.027＝7.56h/t。熱返礦倉二選一，本實施例選18號熱返礦倉為工作倉，計算得到WS₁₈＝280*0.15＝42h/t。

表一配料配比設定值

綜合輸送量設定280t/h

本發明進行上述自動配料配比采用的自動配料控制系統包括上位機，PLC控制器，給料裝置，稱量裝置和變頻器，所述的給料裝置包括圓盤給料機。 所述的稱量裝置包括電子皮帶秤。本實施例采用的PLC控制器為西門子S7-400PLC控制器。采用的上位機為610H工控機。

如圖2所示，本發明的控制方法和控制系統進行自動配料控制時，采用PID控制方式，根據各配料站綜合輸送量的配比，由上位機計算各配料倉的排料量，作為各配料倉排料量的設定值，并輸入到PLC控制器，稱量裝置將檢測到的各配料的排料量經稱量設備、稱重顯示器轉換為4～20mA的信號，作為排料量的實際檢測值，輸入到PLC控制器，PLC控制器將排料量的實際檢測值與設定值比較，再經過PID控制，把得到的輸出控制信號通過總線傳至變頻調速系統，變頻調速系統根據這個信號的控制，改變給料裝置電機的轉速，從而使各臺給料裝置的排料量在設定值的上下做輕微波動，實現自動配料功能。

本發明的控制方法對各配料倉均設置有主調給料閘門和微調給料閘門，且采用主調給料閘門控制裝置控制主調給料閘門的開度，微調給料閘門控制裝置控制微調給料閘門的開度。本發明自動配料控制系統的具體工作過程如下：

(1)上位機參照每種配料在燒結配料綜合輸送量中占的配比，在生產中自動計算出每個配料倉需要的排料值，所述的排料值作為各配料的排料量設定值；

(2)稱量裝置實時測量各配料對應的給料裝置的排料量，并將測得的排料量輸出給PLC控制器；

(3)PLC控制器將各配料的排料量測量值與設定值進行比較，采用PID控制，調節給料裝置電機的轉速，并根據電機的轉速發送指令給主調給料閘門控制裝置，自動調節各配料倉的主調給料閘門開度；

(4)當檢測到各配料倉下料不均時，PLC控制器發送指令給微調給料閘門控制裝置，自動調節各配料倉的微調給料閘門開度；

(5)當PLC控制器檢測到各配料的排料量測量值與設定值一致時，停止 PID控制。

本發明所述的變頻調速系統包括變頻器和變頻電機，由PLC輸出給變頻器的電流大小來控制變頻器的輸出頻率，變頻器的輸出頻率大小控制變頻電機的轉速，變頻電機的轉速控制給料裝置的轉速大小。當PLC檢測到的各配料倉排料量的實際檢測值低于設定值時，則增加變頻器電流給定，變頻器輸出頻率上升，變頻電機速度增加，同時給料裝置的電機轉速也加快，直到各配料倉排料量的實際檢測值達到設定值；當各配料倉的排料量的實際檢測值高于設定值時，PLC控制器減少變頻器的電流給定，變頻器輸出頻率下降，變頻電機速度降低，同時給料裝置的電機轉速也降低直到各配料倉的排料量實際檢測值達到設定值。

本發明的配料配比控制還可以采用手動控制，手動控制即在上位機上給定一個控制輸出值OP，控制輸出值OP的取值范圍0-100％對應變頻器頻率0-50Hz。現輸入OP值50％，變頻器給定頻率為25HZ，此時圓盤給料機的電機或電子皮帶秤的轉速為額定轉速一半。每個倉的實際下料量，通過調節圓盤給料機(或電子皮帶秤)的轉速來控制。先啟動配料小皮帶，然后再啟動圓盤給料機。電子皮帶秤測出實際下料量作為PV反饋值送入PID控制器。手動方式PV值不與SP值比較，手動運行時主要查看反饋值pv值，是否接近sp值，如pv值小于sp值，則要增加op值開度；如pv值大于sp值，則要減少op值開度，最終pv值接近sp值。

在正常情況下都是自動方式下運行，不需要進行人工干預。將PID控制的比例系數0.008、積分時間常數12、微分時間常數5的值送入PLC的數據寄存器中，本實施例假設輸入均礦流量設定值SP為37.8t/h，系統鎖定該值，此時變頻器給定OP值會自動調整，對應過程值PV自動跟隨目標SP值上下移動，最終PV值接近SP值也就是PV值37.8t/h進行定量控制。

為保證在配料系統主皮帶上所配出的混合料，在生產系統啟動與停止時都有相同的配比，要求各給料機嚴格按物料到達的順序啟停。順序啟動時， 要求在料頭到達參與配料的那臺給料機時該機才啟動。順序停車時，則要求料尾到達該機時才停車。在出現事故時，要求各給料機同時停車，當事故解除后，各給料裝置又能同時啟動。

本發明所述的控制系統根據燒結機綜合輸送量，參照每種礦在綜合輸送量占的配比，在生產中自動計算出每個倉需要的排料值，此值作為設定值參與自動調節每個倉下的供料設備。當下料值有變化時，能及時對相關參數進行調整，確保了配料礦精度，進而穩定了燒結礦質量指標。本發明通過采用自動控制配料的方式，解決了以前人工配料精度差、質量不穩定、統計管理差等缺點，有力提高了生產效率，為生產的安全順利運行提供了有力的保障，經濟效益顯著。