產(chǎn)品列表
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- 大屏多路觸摸式溫控器
- AI-5系列通用型智能溫控器/調(diào)節(jié)器
- 流量積算儀
- 熱熔膠機(jī)專(zhuān)用溫控儀
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- AI系列多路PID溫度控制器
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- 電爐控制柜
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- AIJK系列三相移相/周波過(guò)零可控硅挑功觸發(fā)器
- AIFCS計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
- 閃光報(bào)警器
- PLC可編程控制器
- 溫控器/調(diào)節(jié)器
- 人工智能溫控儀
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基于現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊的集散控制系統(tǒng)在燒結(jié)自動(dòng)配料中的應(yīng)用
山東萊蕪鋼鐵股份有限公司燒結(jié)廠 山東萊蕪 271104 作者:王如旭工程師
編者按:燒結(jié)配料作為鋼鐵生產(chǎn)的基礎(chǔ)工序,其自動(dòng)化的作用日益突現(xiàn)。盡管大多數(shù)燒結(jié)廠都很重視,也投資了自動(dòng)配料,有的甚至改造過(guò)不止一次,耗費(fèi)了大量資金。但zui終能可靠運(yùn)行,性能投資比高的則為數(shù)極少。萊蕪鋼鐵廠針對(duì)工廠配料工藝要求,采用基于現(xiàn)場(chǎng)儀表通信的集散控制系統(tǒng),經(jīng)過(guò)一年多的實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行可靠、性能投資比高的目標(biāo),為燒結(jié)廠配料自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)積累了經(jīng)驗(yàn)。
1、萊鋼1#燒結(jié)機(jī)配料工藝設(shè)備概況
燒結(jié)配料工序是將生產(chǎn)燒結(jié)礦所需的混勻鐵礦粉、燃料(焦粉)、溶劑(石灰石、白云石、生石灰)及冷、熱返礦,按照高爐冶煉要求及各種料的化學(xué)成分進(jìn)行配料計(jì)算,確定各種料的配料比例,通過(guò)重量檢測(cè)及控制給料設(shè)備,實(shí)現(xiàn)配料。萊鋼燒結(jié)機(jī)配料室共17個(gè)使用的料倉(cāng),詳情見(jiàn)下表:
倉(cāng)號(hào) | 1#-5# | 6# | 7# | 8# | 10# | 11# 12# | 13# 14# | 15# 16# | 17# 18# |
物料名稱(chēng) | 混勻礦粉 | 焦粉 | 焦粉 | 煤粉 | 石灰石 | 白云石 | 生石灰 | 冷返礦 | 熱返礦 |
給料方式 | 圓盤(pán) | 圓盤(pán) | 拖料 | 圓盤(pán) | 圓盤(pán) | 圓盤(pán) | 螺旋 | 拖料 | 圓盤(pán) |
控制方式 | 變頻器改變給料量 |
2、設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)
針對(duì)傳統(tǒng)燒結(jié)配料自動(dòng)控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題,深入分析現(xiàn)場(chǎng)工藝及管理狀況,結(jié)合測(cè)控實(shí)用先進(jìn)技術(shù),設(shè)計(jì)方案特點(diǎn)如下:
2.1 系統(tǒng)采用基于現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊的集散控制方式
本設(shè)計(jì)將皮帶秤、沖板流量計(jì)、雷達(dá)物位計(jì)、人工智能調(diào)節(jié)器等通過(guò)具備現(xiàn)場(chǎng)通信功能的宇電智能儀表與上位機(jī)通訊連接,組成基于現(xiàn)場(chǎng)通訊的集散控制系統(tǒng)。
該現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊采用的是基于主從協(xié)議原理的HART通信協(xié)議。其特點(diǎn)為通訊只有讀寫(xiě)兩條指令,上位機(jī)軟件編寫(xiě)容易,并可用PC機(jī)作上位機(jī),應(yīng)用其軟件資源豐富,發(fā)展極快的優(yōu)勢(shì)。與模擬傳輸相比,具有易于調(diào)試維護(hù)和更高精度的優(yōu)點(diǎn)。
該系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)可靠性高。
采用光電隔離技術(shù)將通訊接口與儀表其他部分線路隔離。當(dāng)通訊接口或線路發(fā)生故障時(shí),皮帶秤、調(diào)節(jié)器仍能正常工作。由于采用低電平數(shù)字信號(hào)且相位連續(xù)平均值為零,抗干擾能力強(qiáng)。接線簡(jiǎn)單、維護(hù)方便,數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確。單機(jī)間檢測(cè)控制設(shè)備之間故障不蔓延,上下位機(jī)之間故障不擴(kuò)散,故障對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響減至zui小,大大提高系統(tǒng)的可靠性。手、自動(dòng)轉(zhuǎn)換方式靈活多樣。既可在上位機(jī),也可在基本調(diào)節(jié)器,還可在變頻器及操作箱上轉(zhuǎn)換,解決了故障時(shí)應(yīng)急慢的問(wèn)題。
(2)上位機(jī)數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng),監(jiān)控程序功能更豐富。
由于以通訊方式采集數(shù)據(jù),同時(shí)單機(jī)的部分統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)由下位機(jī)完成,使得上位機(jī)主要進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理,可騰出更多的時(shí)間和內(nèi)存處理功能更豐富的應(yīng)用程序。
(3)投資省。
上位機(jī)不用模擬量輸入輸出模塊及相應(yīng)盤(pán)柜,也免去了熱備上位機(jī)。同時(shí),增加單機(jī)時(shí)無(wú)須再添公共部分硬件,節(jié)省系統(tǒng)擴(kuò)充費(fèi)。另外,節(jié)省信號(hào)電纜及安裝調(diào)試費(fèi)。還對(duì)使用和維護(hù)人員素質(zhì)要求低,節(jié)省培訓(xùn)費(fèi)。
2.2 硬件設(shè)備先進(jìn)實(shí)用,維護(hù)工作量小
(1) 針對(duì)一般皮帶秤維護(hù)工作量大,抗干擾能力差的問(wèn)題,選用秤架免維護(hù)、稱(chēng)重毫伏信號(hào)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字化和變?yōu)?-20mA信號(hào)的皮帶秤。
(2) 選用先進(jìn)實(shí)用沖板秤檢測(cè)白灰、熱返礦流量
白灰、熱返礦流量的連續(xù)檢測(cè)是燒結(jié)配料的一大難題。 過(guò)去,一般用螺旋秤檢測(cè)白灰,兩臺(tái)皮帶秤或核子秤檢測(cè)一個(gè)熱返礦下料點(diǎn),均工作不穩(wěn)定、維護(hù)工作量大、精度低、投資高。本設(shè)計(jì)選用先進(jìn)實(shí)用的沖板秤檢測(cè)。其差動(dòng)放大器用高精度稱(chēng)重傳感器代替,既提高了穩(wěn)定性及檢測(cè)精度,又降低了維修工作量和技術(shù)要求。同時(shí),使用陶瓷耐磨沖板,解決了鋼沖板壽命短的問(wèn)題。另外,其流量信號(hào)用皮帶秤稱(chēng)重模塊處理,解決了與上位機(jī)匹配問(wèn)題。
(3) 基本控制器選用先進(jìn)的人工智能調(diào)節(jié)器
能否實(shí)現(xiàn)高精度自動(dòng)調(diào)節(jié),正確選擇調(diào)節(jié)器是關(guān)鍵。本設(shè)計(jì)選用廈門(mén)宇電AI-808型具備現(xiàn)場(chǎng)通訊功能采用模糊規(guī)則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)的人工智能調(diào)節(jié)器。與一般調(diào)節(jié)器相比,它能在降低超調(diào)的同時(shí)又提高響應(yīng)速度。在誤差大時(shí),運(yùn)用模糊算法進(jìn)行調(diào)節(jié),以*消除PID飽和積分現(xiàn)象;當(dāng)誤差趨小時(shí),采用改進(jìn)后的PID算法進(jìn)行調(diào)節(jié)。具備自動(dòng)學(xué)習(xí)系統(tǒng)特性及給定值和測(cè)量值的改變分別處理的功能。具有多種設(shè)定方式,既可直接在其面板按鍵上手動(dòng)數(shù)字設(shè)定,還可在其外給定端子上模擬量設(shè)定。為防止異常超調(diào),還具有控制量上、下限預(yù)設(shè)定功能 。同時(shí)調(diào)試簡(jiǎn)單,對(duì)正常生產(chǎn)影響小。結(jié)構(gòu)型式為熱拔插式,更換方便快捷。
(4)選用先進(jìn)的雷達(dá)物位計(jì)檢測(cè)白灰、熱返礦倉(cāng)料位
白灰、熱返礦倉(cāng)料位傳統(tǒng)檢測(cè)方式為稱(chēng)重式、重錘式、手工探尺,均維護(hù)難及維修工作量大、不可靠。我們選用準(zhǔn)確、可靠、免維護(hù)的雷達(dá)物位計(jì)檢測(cè)。
2.3 應(yīng)用程序功能新穎、實(shí)用、豐富
應(yīng)用程序采用可視化性能良好的VB6.0編寫(xiě)。與一般配料監(jiān)控程序相比,本系統(tǒng)監(jiān)控程序功能更新穎、實(shí)用、豐富,且人機(jī)對(duì)話能力強(qiáng),突出表現(xiàn)為:
(1)報(bào)警方式采用超差反時(shí)限語(yǔ)音報(bào)警
傳統(tǒng)報(bào)警大多為瞬時(shí)量或長(zhǎng)期連續(xù)累積量聲光報(bào)警。由于給料方式的限制(下料不均) 瞬時(shí)量報(bào)警要么頻繁誤報(bào)警(來(lái)不及處理就恢復(fù)了);要么超差不報(bào)警(偏差大)而漏報(bào)警。連續(xù)累積量報(bào)警,也因累積時(shí)間過(guò)短或過(guò)長(zhǎng)而誤報(bào)及漏報(bào)。同時(shí),確認(rèn)報(bào)警對(duì)象時(shí)還要與顯示器畫(huà)面配合。我們采用超差反時(shí)限報(bào)警。即以一定累積量(誤差)及時(shí)間間隔(zui短處理時(shí)間)為報(bào)警條件,瞬時(shí)量誤差連續(xù)累積并以通訊方式傳至上位機(jī),其累積量在單位時(shí)間內(nèi)越大,則報(bào)警時(shí)限越短,反之,報(bào)警時(shí)限越長(zhǎng)。同時(shí),瞬時(shí)量偏差過(guò)大時(shí)直接報(bào)警。這樣既不誤報(bào)也不漏報(bào)。另外,采用語(yǔ)音廣播系統(tǒng),自動(dòng)直接報(bào)出報(bào)警對(duì)象并提示原因和處理措施。既縮短了報(bào)警確認(rèn)及處理時(shí)間,也不需要操作人員盯著畫(huà)面,減輕了其疲勞程度。
(2)解決了料批控制難題
傳統(tǒng)模擬集中控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)變料料批控制,上位機(jī)與調(diào)節(jié)器之間為模擬量設(shè)定,硬件結(jié)構(gòu)復(fù)雜。我們采用在上位機(jī)預(yù)設(shè)定變料值后,以現(xiàn)場(chǎng)通訊方式改變調(diào)節(jié)器設(shè)定值,按料頭料尾對(duì)齊的原則自動(dòng)發(fā)送,變料時(shí)間短,zui長(zhǎng)時(shí)僅90秒(僅由混合料皮帶機(jī)速度及料倉(cāng)間距決定),調(diào)節(jié)器不超調(diào),減少了因變料波動(dòng)帶來(lái)的惡性變料及生產(chǎn)不穩(wěn)問(wèn)題。在緩料停機(jī)時(shí)也不需與電氣聯(lián)鎖。
(3)宇電AI-808真正實(shí)現(xiàn)手、自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)快速切換
傳統(tǒng)手、自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)快速切換是指切換瞬間手﹑自動(dòng)瞬時(shí)輸出值相等。而在配料自動(dòng)調(diào)節(jié)中,手、自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)快速切換要求的是切換前后控制量或被控量平均值相等,這就必須先計(jì)算切換前控制量或被控量平均值,然后再切換,才能達(dá)到對(duì)工藝的影響zui小,真正實(shí)現(xiàn)手、自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)切換。顯然,傳統(tǒng)意義上的瞬時(shí)量手、自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)快速切換不適用于此。因此,我們利用現(xiàn)場(chǎng)通訊在手動(dòng)向自動(dòng)切換時(shí),先在上位機(jī)跟蹤計(jì)算出當(dāng)時(shí)每分鐘被控量平均值;將此值作為自動(dòng)初始時(shí)的給定值;在自動(dòng)向手動(dòng)切換時(shí),先在上位機(jī)跟蹤計(jì)算出當(dāng)時(shí)每分鐘控制量平均值,將此值作為手動(dòng)初始時(shí)的控制值。再將它們?cè)O(shè)定到人工智能調(diào)節(jié)器上,zui后進(jìn)行平均值的手、自動(dòng)無(wú)擾動(dòng)快速切換。實(shí)現(xiàn)了一次轉(zhuǎn)換成功,解決了以往手﹑自動(dòng)切換時(shí),須進(jìn)行多次修改控制量或設(shè)定值,仍很難達(dá)到切換要求值,造成生產(chǎn)波動(dòng)及延長(zhǎng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)間的問(wèn)題。
2.3.4 自動(dòng)修正各秤校零、校秤后對(duì)應(yīng)調(diào)節(jié)器的原設(shè)定值
根據(jù)校零、校秤前后零點(diǎn)變化量及度變化,自動(dòng)計(jì)算出與原設(shè)定值對(duì)應(yīng)的新設(shè)定值,確保新設(shè)定值與原設(shè)定值實(shí)物量相等,避免了因校零、校秤帶來(lái)的附加誤差,保持了生產(chǎn)的連續(xù)性。而一般配料系統(tǒng)無(wú)此功能。
2.3.5 實(shí)現(xiàn)了超差、換倉(cāng)、斷、變、緩料自動(dòng)記錄及按時(shí)間查詢(xún),解決了配料工序?qū)崟r(shí)監(jiān)督工藝紀(jì)律的難題。
當(dāng)發(fā)生以上報(bào)警時(shí),顯示器自動(dòng)彈出具有報(bào)警對(duì)象、報(bào)警原因、處理方法、值班人等內(nèi)容的對(duì)話框,值班人逐項(xiàng)進(jìn)行確認(rèn)。明確了責(zé)任,強(qiáng)化了操作人員的自律意識(shí),為正確分析波動(dòng)原因打下了基礎(chǔ),有利于工藝技術(shù)水平穩(wěn)定提高。
2.3.6 歷史趨勢(shì)圖縱坐標(biāo)分兩個(gè)比例段,確保了大小流量在同一畫(huà)面均清晰分辨瞬時(shí)量變化趨勢(shì)。
2.3.7 在上位機(jī)顯示器集中查看、修改各秤參數(shù),校秤方便。
2.3.8 料倉(cāng)料位虛擬指示初始料量減下料量為剩余量,無(wú)須料位計(jì)也可較準(zhǔn)確指示料位。
2.3.9 以數(shù)據(jù)打包方式*遠(yuǎn)傳配料信息,并可異地查詢(xún),實(shí)現(xiàn)了配料信息共享,提高了工藝管理水平。
2.3.10 配比設(shè)置靈活多樣。既可按工藝配料計(jì)算公式,輸入有關(guān)成份及總量后,自動(dòng)計(jì)算設(shè)定量,也可手工計(jì)算后逐個(gè)輸入設(shè)定值;既可在上位機(jī)上按料批控制要求統(tǒng)一預(yù)設(shè)定,也可在各基本調(diào)節(jié)器上分別設(shè)定。
2.3.11 單機(jī)歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)存放在其相應(yīng)模塊中,節(jié)省上位機(jī)時(shí)間及內(nèi)存,系統(tǒng)擴(kuò)充余地增大。
2.3.12 計(jì)量單位可在t/h及kg/m之間點(diǎn)擊互換,方便現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證。
2.3.13 顯示畫(huà)面設(shè)有幫助菜單, 方便操作及維修人員學(xué)習(xí)掌握。
3、效果
該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在圓盤(pán)給料方式下,控制穩(wěn)定性連續(xù)可調(diào)及每分鐘累積量控制度為±1.5%。滿(mǎn)足了變、緩料,手、自動(dòng)切換,校秤前后平穩(wěn)過(guò)渡及配料信息準(zhǔn)確及時(shí)遠(yuǎn)傳的工藝要求。應(yīng)用程序功能集測(cè)、控、管于一體,達(dá)到了性能投資比高的目標(biāo)。
4、存在的問(wèn)題及改進(jìn)措施
4.2 給料設(shè)備下料不均勻。進(jìn)一步改給料方式,將圓盤(pán)給料全部改為寬皮帶拖料。
4.3 實(shí)物校驗(yàn)困難。在皮帶機(jī)落料點(diǎn)處增設(shè)移動(dòng)料斗秤,隨時(shí)實(shí)物校秤。
4.4 儀控與電控分離。將儀控與電控結(jié)合,采用AI-301M型開(kāi)關(guān)量輸入/輸出模塊,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)全自動(dòng)及配料信息入生產(chǎn)管理信息網(wǎng)。 上一篇 廈門(mén)宇電周末野外拓展活動(dòng)報(bào)道 下一篇 宇電AI-7048D5型4路PID溫度控制器獲評(píng)“2011年廈門(mén)市新產(chǎn)品”