變頻器在水泥生料配料系統中的應用

0 引言

水泥行業(yè)對生料配料微機系統的要求是能適應惡劣的現場(chǎng)環(huán)境，運行穩定，抗干擾能力強，計量準確，有數據加工處理能力，易于維修，同時(shí)具有良好的經(jīng)濟性。水泥生料配料控制系統是新推出的新一代工業(yè)控制系統，它集水泥生料配料，成分控制，磨機負荷控制和多元素分析儀為一體，在國家火炬產(chǎn)品WPK-III型水泥配料控制系統的基礎上，采用國際流行的工業(yè)PC總線(xiàn)結構，使系統具有更高的可靠性、更強的性能、更優(yōu)良的控制軟件及美觀(guān)的外型。適用于各種工藝的水泥配料生產(chǎn)控制。微機配料系統是采用優(yōu)選16位工業(yè)計算機開(kāi)發(fā)而成的新一代配料系統，具有實(shí)用可靠、功能強、結構簡(jiǎn)單、易學(xué)易用等優(yōu)點(diǎn)。該機使用靜態(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(pán)DOS引導技術(shù)，用無(wú)運動(dòng)部件的EPROM盤(pán)取代容易磨損的軟盤(pán)驅動(dòng)器，使該機能適用于像水泥廠(chǎng)這樣多粉塵、強振動(dòng)的惡劣控制現場(chǎng);由于微機采用實(shí)時(shí)PID方式直接控制TDG調速皮帶秤，系統具有配方計算及根據生料成分實(shí)測值自動(dòng)調整各物料配比等功能，并具有報表打印及斷料(卡料或打滑)自動(dòng)報警等功能。本系統最多可控制15臺皮帶秤，還可以配接多元素分析儀、磨機負荷(電耳、提升機功率)，可以聯(lián)網(wǎng)，以適應現代水泥生產(chǎn)的新要求及節能降耗的經(jīng)濟指標。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，目前大多數水泥生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量控制采用的是每小時(shí)對生料質(zhì)量取樣一次并進(jìn)行成分化驗，根據化驗的結果對下一小時(shí)的配料比例進(jìn)行調整控制。采用人工的配料方法無(wú)法快速、準確、實(shí)時(shí)地控制生料配料過(guò)程。近年來(lái)由PC機與單板機、單片機、控制器組成的系統在水泥生料配料中得到了較為廣泛的應用。但大都采用的是通過(guò)控制勵磁電機調速實(shí)現的，勵磁電機的勵磁電壓控制容易受干擾，穩定性較差，難以實(shí)現皮帶秤速度的精確調整。隨著(zhù)變頻調速技術(shù)的發(fā)展，皮帶秤采用變頻調速已成現實(shí)。

1 水泥生料配料微機控制系統的硬件組成

水泥生料配料微機控制系統的硬件組成如圖1所示。

此系統包括1臺微型工業(yè)計算機，打印機，多功

能板(包括A/D，D/A)，帶光隔離的I/O 板，稱(chēng)重傳感器，轉速傳感器，變頻器等。稱(chēng)重傳感器、速度傳感器的信號均為0~l0 V的標準信號，經(jīng)整流濾波后送入多功能板。微機發(fā)出的電機調速信號經(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定輸入端。也可單獨采用手動(dòng)方式實(shí)現變頻器對電機速度的調整。圖2顯示了系統主要部件外形圖。

2 水泥生料配料微機控制系統介紹

2.1 系統工作過(guò)程

水泥生產(chǎn)原料經(jīng)過(guò)破碎后分別存入原料庫中，庫底由棒狀卸料閥進(jìn)行卸料，并安裝一臺皮帶秤。當系統啟動(dòng)運行時(shí)，依據生產(chǎn)需要，需要下料的原料庫卸料閥打開(kāi)，原料流到皮帶秤上，電機帶動(dòng)皮帶機按照設定的速度轉動(dòng)，隨著(zhù)皮帶的轉動(dòng)下料口的原料被拉出。系統通過(guò)對皮帶機上的原料稱(chēng)重和皮帶機的速度計算出流量與設定流量比較，若有偏差則進(jìn)行PID調節，調整皮帶機的轉速以達到按一定比例和流量進(jìn)行配料之目的。此系統無(wú)須人工干預，保證了連續可靠高準確度地配料;并且具有很強的自動(dòng)排錯功能，常見(jiàn)的錯誤操作將被提示拒絕執行;還具有較完善的報警功能，當不正?，F象發(fā)生時(shí)，系統將聲光報警并指出故障環(huán)節，此時(shí)可以用手動(dòng)方式進(jìn)行調速配料。

2.2 系統軟件及實(shí)現的功能

本系統軟件采用Windows 下C+ + builder 語(yǔ)言編程。由實(shí)時(shí)監控數據處理和信息數據輸入及管理等三部分組成。

2.3 監控數據處理

包括對各稱(chēng)重傳感器信號、電機轉速信號等數據的采集，以及依據設定的物料配比值自動(dòng)控制皮帶機的速度達到控制物料流量的目的。依據生產(chǎn)實(shí)際應用情況設計了皮帶秤去皮程序，實(shí)現了轉速轉換平穩、流量穩定、計量準確的功能。

2.4 信息數據的輸人

采用圖形用戶(hù)界面，對系統需要用戶(hù)輸入的各種數據用按鈕提示輸入，操作簡(jiǎn)單明了，操作工易學(xué)好用。

2.5 信息數據的管理

可隨時(shí)對總產(chǎn)量、班產(chǎn)量、單秤產(chǎn)量、日報、月報以及各秤的即時(shí)流量等進(jìn)行查詢(xún)、顯示和打印。對壓力、轉速、流量等參數異常進(jìn)行聲光報警。

2.6 系統的特點(diǎn)

1)系統使用微機通過(guò)變頻器對皮帶秤調速，控制穩定、抗干擾強、節能耐用、性能價(jià)格比高、操作方便，即使計算機出現故障也可使用變頻器直接手動(dòng)調速生產(chǎn)，大大增加了系統的可靠性。

2)系統對有關(guān)信號采用屏蔽電纜傳送，經(jīng)過(guò)光耦及整流濾波防止了強電和脈沖干擾，增加了測量的準確性。

3)精確的質(zhì)量控制可使配料合格率達90%以上，產(chǎn)量也得到提高?？稍诰€(xiàn)輸入原料成分的化驗結果，根據給定的飽和比(KH)、硅配比(N)和鋁氧率(P)，自動(dòng)給出各原料的配比;可根據多元素分析儀或化驗結果自動(dòng)調整配比;也可與磨機的多元素分析儀相連，構成配料閉環(huán)控制系統，從而實(shí)現質(zhì)量控制。

4)簡(jiǎn)捷的人機對話(huà)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信息;能設定各控制點(diǎn)的參數值;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定稱(chēng)值、實(shí)測稱(chēng)值、累計重量和班次，及時(shí)報警并顯示故障位置;隨時(shí)打印各種物料的配比情況和累計稱(chēng)數、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 變頻器控制系統及工作原理

圖3所示為變頻器控制系統接線(xiàn)圖。

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