螺旋給料機(jī)控制方案設(shè)計(jì)

韓建霞

摘 要：水泥生料配料控制是整個(gè)水泥生產(chǎn)過程中比較重要的環(huán)節(jié)。其中，給料設(shè)備控制精確對(duì)于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水泥可以取得事半功倍的效果。本文分析了水泥生料配料系統(tǒng)中給料設(shè)備-螺旋給料機(jī)的控制方案。

關(guān)鍵詞：生料配料；螺旋給料機(jī)；控制

普通水泥是以石灰石、粘土、鐵粉和煤粉等做原料，經(jīng)干燥破碎、生料配料、混合碾磨、爐燒冷卻、磨細(xì)等工藝過程而制成。生料配料是水泥生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，配料的好壞直接影響水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量，采用先進(jìn)的微機(jī)生料配料控制系統(tǒng)是確保配料方案實(shí)施和提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量的有效途徑。其中，給料機(jī)的控制是生料配料控制系統(tǒng)最重要的組成模塊之一。

一、螺旋給料機(jī)控制模塊設(shè)計(jì)

水泥生料配料的工藝過程是，若干個(gè)原料庫的石灰石、粘土、鐵粉和其他原料，按照一定的比例分別通過相應(yīng)的給料設(shè)備，將原料輸送給計(jì)量秤，計(jì)量后送入生料磨，經(jīng)生料磨粉磨成生料，出磨混合料進(jìn)入選粉機(jī)，選出的細(xì)粉進(jìn)入水泥生產(chǎn)后續(xù)操作，粗粉回到生料磨繼續(xù)粉磨。

生料配料系統(tǒng)常用給料設(shè)備之一是螺旋給料機(jī)。螺旋給料機(jī)適用于粘土、鐵粉、煤粉等物料的給料，它運(yùn)行平穩(wěn)，給料均勻，噪音低，安裝調(diào)試方便，控制簡單，可由變頻器控制實(shí)現(xiàn)變速給料。螺旋給料機(jī)的螺旋為變螺距、變直徑，并在出口處加破碎刀，能夠保證物料均勻地加入料斗。

隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，變頻器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于交流電動(dòng)機(jī)的速度控制，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)各種配料的精確控制，以下控制電路選用三菱生產(chǎn)的FR—A540—0.75KW型變頻器控制螺旋給料機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速。

變頻器調(diào)速接口電路如圖1所示。采用光電隔離開關(guān)量控制變頻器的啟動(dòng)停止，采用模擬電壓信號(hào)設(shè)定變頻器的頻率，單片機(jī)通過改變模擬電壓信號(hào)的大小調(diào)整變頻器輸出頻率的大小，改變螺旋輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到調(diào)整給料量的目的。

變頻器的電壓頻率設(shè)定信號(hào)是由D/A轉(zhuǎn)換器DAC0832和運(yùn)算放大器組成的電路產(chǎn)生。DAC0832工作于單緩沖方式，并且以電流形式單極性輸出轉(zhuǎn)換結(jié)果，采用由運(yùn)算放大器組成的I/V轉(zhuǎn)換電路將DAC0832輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓，然后將該電壓送到變頻器的頻率設(shè)定信號(hào)（模擬）輸入端。

對(duì)于單極性輸出電路，輸出電壓的表達(dá)式為：

式中D為十進(jìn)制的輸入數(shù)字。因?yàn)檗D(zhuǎn)換結(jié)果接運(yùn)算放大器的反相端，所以式中有一負(fù)號(hào)。

若=-5V，當(dāng)D=0～255（00H～FFH）時(shí)，有=0～4.98V。

通過調(diào)整運(yùn)算放大器的調(diào)零電位器，可以對(duì)D/A芯片進(jìn)行零點(diǎn)補(bǔ)償。

變頻器的啟動(dòng)信號(hào)由82C55的PA7端控制。為了有效地抑制變頻器干擾信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)控制系統(tǒng)，采用光耦器TILl17將PA7控制端和變頻器開啟控制端STF光電隔離。當(dāng)82C55的PAT輸出為0時(shí)，光耦TILll7通，進(jìn)而變頻器啟動(dòng)信號(hào)接通，變頻器控制的螺旋給料機(jī)開始給料；當(dāng)82C55的PA7輸出為l時(shí)，光耦TILll7關(guān)斷，進(jìn)而變頻器啟動(dòng)信號(hào)也關(guān)斷，螺旋給料機(jī)停止給料。在螺旋給料機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過改變輸入DAC0832的數(shù)字量的大小來調(diào)節(jié)變頻器頻率設(shè)定電壓的大小，可以改變給料速度，實(shí)現(xiàn)快慢給料。

二、螺旋給料機(jī)控制程序

設(shè)物料給定重量為S，當(dāng)落下物料的實(shí)測重量小于90%時(shí)，使螺旋給料機(jī)快速給料；當(dāng)實(shí)測重量大于90%時(shí)，使螺旋給料機(jī)慢速給料，以免產(chǎn)生超調(diào)。當(dāng)實(shí)測重量等于Wg-g時(shí)，停止給料。其控制算法可用式（1-1）表示。

（1-1）

式中：---兩步給料輸出；--采集數(shù)據(jù)；--快速給料；--慢速給料；---終止給料提前量

兩步給料的給料速率可由下式表示

（1-2）

式中：——給定重量值Wg與動(dòng)態(tài)實(shí)測值Wd之差（動(dòng)態(tài)誤差）；

—兩步給料切換界限，其值可設(shè)為10%Wg；—慢速給料速率；—快速給料速率；

、的具體數(shù)值根據(jù)實(shí)際情況，通過選擇電磁振動(dòng)給料機(jī)速度控制器的兩個(gè)速率設(shè)定值來實(shí)現(xiàn)，這樣可增強(qiáng)系統(tǒng)的靈活性。

螺旋給料機(jī)控制程序負(fù)責(zé)螺旋給料機(jī)給料時(shí)的稱重配料控制。由于螺旋給料機(jī)的運(yùn)行完全由變頻器進(jìn)行控制，并且配料時(shí)需要從稱重測量模塊獲取原料重量信息，進(jìn)而精確控制稱量過程，所以程序中要調(diào)用變頻器控制程序、配料算法子程序，并對(duì)A/D中斷進(jìn)行處理。

根據(jù)生料配料算法編制算法子程序，運(yùn)行程序產(chǎn)生放料標(biāo)志位，當(dāng)初始值為0，表示快速給料；放料標(biāo)志位置為1，轉(zhuǎn)入慢速給料。

變頻器控制程序完成螺旋給料機(jī)的變速控制?？焖俜帕蠀?shù)的值通常是固定的，慢速放料參數(shù)的初始值是固定的，它們可以存放在X5045的E2PROM中。

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（作者單位：內(nèi)蒙古化工職業(yè)學(xué)院）