礦熱爐配料上料自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

從彬 朱鈺

摘要 在鐵合金生產(chǎn)的過程中配料作為其重要的組成部分，需要對(duì)各種原料按照一定的比例進(jìn)行均勻地混合。目前工廠對(duì)于上料通常采用人工上料與自動(dòng)上料兩種方式，其中人工上料是人工將稱好的物料放在輸送小車或者皮帶上進(jìn)行上料，經(jīng)過爐頂過渡料倉(cāng)后再進(jìn)入礦熱爐;而自動(dòng)上料采取的是自動(dòng)稱重與上料方式，不會(huì)受到人工的干預(yù)。由于原料中包含較多的粉塵，因而在人工稱重與上料的過程中容易吸入粉塵而導(dǎo)致職業(yè)病的發(fā)生。此種上料方式會(huì)在一定程度上增加企業(yè)的生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)與勞動(dòng)力成本，由于配料批次較多，人工操作的過程中容易出現(xiàn)各種失誤，最終影響了產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也顯著地增加了企業(yè)的管理成本。而利用觸摸屏通信與PLC系統(tǒng)能夠有效的實(shí)現(xiàn)礦熱爐配料上料自動(dòng)控制，通過工業(yè)以太網(wǎng)組成完美的自動(dòng)化控制與人機(jī)交互平臺(tái)，能夠顯著地提高控制系統(tǒng)的控制精度。上料自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用在很大程度上推進(jìn)了礦熱爐生產(chǎn)綠色化的進(jìn)程，能夠顯著地提高企業(yè)的自動(dòng)化程度。

[關(guān)鍵詞]礦熱爐 配料 上料系統(tǒng) 自動(dòng)控制系統(tǒng)

在對(duì)鐵合金進(jìn)行冶煉的過程中，為了能夠確保產(chǎn)品的高質(zhì)量以及促進(jìn)鐵合金的正常生產(chǎn)，其關(guān)鍵的技術(shù)之一為配料上料系統(tǒng)。隨著近年來(lái)我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，配料與給料系統(tǒng)在礦熱爐生產(chǎn)過程中也逐漸朝著信息化、自動(dòng)化、機(jī)械化以及精細(xì)化的方向發(fā)展。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)優(yōu)良的上料系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中應(yīng)該兼顧可靠性與節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)，同時(shí)在確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上提高企業(yè)生產(chǎn)效率。除此之外，上料控制系統(tǒng)在鐵合金冶煉中的應(yīng)用能夠?yàn)榧夹g(shù)及管理人員提供生產(chǎn)過程中的具體關(guān)鍵信息，從而便能對(duì)企業(yè)的科學(xué)合理生產(chǎn)進(jìn)行優(yōu)化。

1 配料上料自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)成

通常情況下，礦熱爐配料上料控制系統(tǒng)組成部分包括三個(gè)部分，分別為配料、上料以及布料。在該控制系統(tǒng)中主要是通過建立人機(jī)交互界面方式，其中可編程控制器PLC為主機(jī)，從機(jī)為上位機(jī)觸摸屏。

1.1 配料

對(duì)于礦熱系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其配料系統(tǒng)的組成部分主要包括計(jì)量秤、PLC、下料小皮帶、振打器、觸摸屏以及電磁振動(dòng)給料機(jī)等。根據(jù)各個(gè)企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中的工藝能夠使配料系統(tǒng)在觸摸屏上對(duì)各種不同物料中午的配比情況進(jìn)行標(biāo)定，在此過程中，PLC系統(tǒng)在運(yùn)作過程中能夠讀取物料重量的相關(guān)信息，同時(shí)也能夠根據(jù)程序起動(dòng)的電磁振動(dòng)給料機(jī)對(duì)物料進(jìn)行放料與稱重等一系列操作。并且在配料系統(tǒng)開始啟動(dòng)時(shí)，電磁振動(dòng)給料機(jī)會(huì)出現(xiàn)較大幅度的振動(dòng)狀況，振動(dòng)的出現(xiàn)能夠便于其更好更快地進(jìn)行放料操作。并且當(dāng)物料與標(biāo)定值之間越來(lái)越接近時(shí)，便能夠在一定程度上降低電磁振動(dòng)給料機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中的振動(dòng)幅度，進(jìn)而便能有效地實(shí)現(xiàn)精細(xì)放料操作;而當(dāng)物料在達(dá)到程序人員之前所設(shè)定的重量值時(shí)，放料工序便會(huì)停止。除此之外，在礦熱爐配料上料自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)作的過程中，無(wú)論是實(shí)行快速或精細(xì)放料均能夠無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)其振動(dòng)的幅度，同時(shí)在對(duì)物料稱重的過程中，觸摸屏能夠?qū)崟r(shí)地顯示物料的實(shí)際重量，物料稱重的精度均能夠控制在±0.5kg之間。

1.2 上料

提升斗經(jīng)卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引沿斜橋上料，卷?yè)P(yáng)電動(dòng)機(jī)在配料上料自動(dòng)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用中主要采用的是變頻多段速控制方式。而上料系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行的過程中，于最高端采取的是低速運(yùn)行，同時(shí)在最低端的運(yùn)行速度仍然為低速，于中段實(shí)行高速運(yùn)行模式，此種運(yùn)作方式不僅能夠在一定程度上減少電機(jī)在啟停過程中所產(chǎn)生的強(qiáng)烈沖擊，同時(shí)對(duì)于物料的運(yùn)送能夠?qū)崿F(xiàn)高速運(yùn)作。變頻器選配制動(dòng)電阻能夠在一定程度上避免因提升斗快速下行過程的中電機(jī)產(chǎn)生發(fā)電過程而出現(xiàn)過壓保護(hù)等不良狀況;而由于卷?yè)P(yáng)滾筒加裝脈沖編碼器在實(shí)際運(yùn)行中主要的運(yùn)作方式是利用光電編碼器對(duì)上料小車的具體位置以及實(shí)際速度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于光電編碼器而言，其每圈包括1024個(gè)脈沖，這就表明在監(jiān)控上料小車位置與速度的過程中可以實(shí)現(xiàn)毫米級(jí)的精度，因而便能夠在很大程度上確保小車運(yùn)行的安全性與可靠性。除此之外，為了能夠在運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)定位的精準(zhǔn)性，就需要在上料系統(tǒng)中采取獨(dú)立抱閘的卷?yè)P(yáng)，并且在斜橋上裝有限位與極限位兩種開關(guān)形式，以此來(lái)確保上料的準(zhǔn)確性與可靠性。

1.3 布料

在配料上料自動(dòng)控制系統(tǒng)中，布料小車主要是在預(yù)設(shè)的軌道上運(yùn)行運(yùn)作，具體方式是在所需要的料斗中送入利用提升斗輸送來(lái)的物料，然后料斗便會(huì)自動(dòng)地將物料加入礦熱爐里實(shí)施冶煉操作。通常情況下，在布料小車的軌道上會(huì)同時(shí)地布置三相電源滑觸線，經(jīng)電刷小車電機(jī)連接電源，在實(shí)際運(yùn)行中相關(guān)人員通過對(duì)電源相序的控制便能根據(jù)要求對(duì)小車前進(jìn)與后退進(jìn)行操作。該種方式不僅免去了拖拽電纜，在降低系統(tǒng)運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上也能顯著地提高運(yùn)行的可靠性。布料系統(tǒng)組成部分較多，通常包括軌道、形成開關(guān)、自動(dòng)控制系統(tǒng)以及放料機(jī)構(gòu)等，其中在料斗上安裝物料傳感器，能夠?qū)α隙肺锪狭窟M(jìn)行檢測(cè)，控制系統(tǒng)便能根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)加料操作進(jìn)行自動(dòng)判斷，而小車軌道上的開關(guān)能夠控制加料的具體位置，從而便能實(shí)現(xiàn)布料的自動(dòng)化操作。布料小車自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要包括料倉(cāng)料位檢測(cè)與控制、相關(guān)設(shè)備實(shí)施邏輯連鎖與保護(hù)控制以及布料小車位置檢測(cè)與控制等，能夠在一定程度上確保整個(gè)配料上料自動(dòng)控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 人機(jī)界面設(shè)計(jì)與安全運(yùn)行方式

礦熱爐冶煉在實(shí)際運(yùn)行的過程中采取的方式是連續(xù)進(jìn)行的，因這就要求配料與上料系統(tǒng)必須能夠有效地適應(yīng)礦熱爐連續(xù)運(yùn)行的特點(diǎn)，若在實(shí)際運(yùn)行的過程中配料與上料系統(tǒng)出現(xiàn)任何問題或故障，則相關(guān)人員必須需要具有與之相應(yīng)的應(yīng)急處理措施。本次研究中，自動(dòng)控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的過程中具備有如下幾點(diǎn)應(yīng)急措施。

2.1 配料部分

在配料系統(tǒng)中的電磁振動(dòng)給料機(jī)及振打器等均包括了兩種模式，分別為自動(dòng)與手動(dòng)，相關(guān)人員在自動(dòng)的模式下能夠根據(jù)設(shè)定程序?qū)嵤┳詣?dòng)配料工作;若在手動(dòng)的模式下，相關(guān)人員便需要通過人工操作的方式來(lái)完成配料工作。

2.2 上料部分

在上料系統(tǒng)通常也包括兩種模式，分別為自動(dòng)與手動(dòng)模式，并且上料控制方式也包括兩種，分別為變頻及工頻。一般情況下，在實(shí)際運(yùn)行過程中當(dāng)自動(dòng)方式出現(xiàn)任何故障，能夠切換至工頻模式，然后在人工操作下繼續(xù)完成上料作業(yè)。

2.3 布料部分

布料設(shè)置也包括自動(dòng)及手動(dòng)兩種，通常情況下布料在自動(dòng)方式下能夠?qū)崿F(xiàn)完全自動(dòng)運(yùn)行，且當(dāng)自動(dòng)模式出現(xiàn)任何故障時(shí)能夠及時(shí)地切換至手動(dòng)模式，而處于手動(dòng)模式下，人工能夠?qū)Σ剂闲≤囘\(yùn)作方式進(jìn)行有效控制。

3 結(jié)論

綜上所述，本次研究中對(duì)于礦熱爐配料上料系統(tǒng)主要是利用PLC、工控機(jī)以及稱重儀表之間協(xié)調(diào)，共同完成了其自動(dòng)配料上料的任務(wù)，通過實(shí)踐表明此種系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用的過程中具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，同時(shí)人機(jī)界面具有美觀以及操作方便的優(yōu)勢(shì)。并且自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用有效地提高了鐵合金產(chǎn)品質(zhì)量，改善了工人的勞作環(huán)境，顯著地提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益，從而促進(jìn)我國(guó)自動(dòng)控制系統(tǒng)的進(jìn)步及完善。

參考文獻(xiàn)

[1]張傳偉，王璃，邢樂等.基于大電流檢測(cè)的礦熱爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36 （03）： 440-444.

[2]董兵斌，張興，胡進(jìn)瑞等.礦熱爐配料上料自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]，鐵合金，2017，48 （08）：31-34.

[3]王瑀，基于大電流檢測(cè)的礦熱爐電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)研究[D].西安科技大學(xué)，201 6.

[4]李金成，湯順祥，張國(guó)俊等.F24無(wú)線電遙控器在礦熱爐布料控制系統(tǒng)中的運(yùn)用[J]，中國(guó)錳業(yè)，2011，29 （03）：50-52.

[5]吳明永，王國(guó)偉，礦熱爐自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J]，低壓電器，2011（01）：49-51.

[6]劉郁喬，礦熱爐三相電極升降自動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2010.

[7]張傳偉，劉博，胡廣翻等.礦熱爐高低壓聯(lián)合補(bǔ)償控制系統(tǒng)研究[J].現(xiàn)代化工，2013， 33 （04）：127-129，131.

[8]梁志遠(yuǎn).礦熱爐三相電極智能解耦控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用[D].中南大學(xué)，2014.

[9]盧秀和，王蔚，李宏俠等.基于lot礦熱爐的煤氣凈化回收微差壓控制系統(tǒng)[J].長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012， 33 （05）： 548-552.