料場自動配料控制系統(tǒng)智能化的實現(xiàn)

蔡軍虎

摘 要：自動配料系統(tǒng)是一種在線測量動態(tài)計量系統(tǒng)，集輸送、計量、配料、定量等功能于一體，在建材、化工、冶金、礦山、電力、食品、飼料加工等行業(yè)中得到廣泛應用。本文就料場管理智能化的實現(xiàn)進行分析。

關鍵詞：料場；智能化；管理

一、系統(tǒng)開發(fā)及應用背景

煉鐵廠老原料場主要是為3臺120平方米和2臺60平方米燒結(jié)機備料，而這5臺燒結(jié)機又直接給3座1750高爐上燒結(jié)礦，配料質(zhì)量的高低直接關系到燒結(jié)、煉鐵等關鍵的生產(chǎn)工序，而原有的配料過程中，由于料種較多且其中水分各有差異，無法在配料過程中將水分差異帶來的影響消除，卸料小車的控制方式也是機旁手動操作，對料位更換、準確卸料等都不能及時準確地控制，而在中和料混勻方面更是采用單機配料模式，中和料的質(zhì)量很不穩(wěn)定，SiO2的偏差一般情況下都要大于3.0，直接影響到燒結(jié)礦的質(zhì)量。

通過查閱文獻檢索和實地考察研究，最終確立了開發(fā)“料場智能化預配料系統(tǒng)”的研究和實施方案。采用卸料小車的自動定位技術，上料系統(tǒng)的多種物料在線水分自動檢測技術，并自主開發(fā)了預配料控制模型，完善了配料控制程序。經(jīng)過一系列的技術開發(fā)和應用，提高了自動控制水平，達到智能化預配料的目的，從而提高混勻礦的質(zhì)量。

二、料場智能化的主要內(nèi)容

料場預配料系統(tǒng)智能化主要包括硬件設備和控制系統(tǒng)兩個方面的開發(fā)應用，采用并開發(fā)了以下幾項關鍵技術。

2.1卸料小車自動定位技術的應用

系統(tǒng)將檢測的卸料小車位置信息通過以太網(wǎng)實時傳輸?shù)交靹騊LC系統(tǒng)的內(nèi)存地址，供后續(xù)的控制功能使用。

2.2在線水分檢測技術的應用

料場各種礦粉都是露天堆放。中和料預配料采用重量自動配料方法，按照計劃配比設定配料量，由皮帶秤檢測的礦粉重量自動控制圓盤給料。影響因素有天氣變化、料層變化、進廠物料水分的波動等因素，料場礦粉的水分經(jīng)常變動，影響到實際配比的變化，從而使得中和料偏離目標配比，在配料過程中由于水分的變動，礦粉干基配入量變化，導致中和料成分波動。如果能實現(xiàn)上料時對礦粉水分進行實時檢測，將對穩(wěn)定中和料質(zhì)量發(fā)揮作用。

對于含鐵原料的水分檢測，目前比較成熟的技術還是采用紅外水分儀。在開發(fā)在線水分檢測系統(tǒng)之前，我們已實現(xiàn)了卸料小車的自動定位，卸料車的位置信息已通過以太網(wǎng)傳入混勻配料的PLC內(nèi)存地址，通過信息處理，PLC系統(tǒng)能實時判斷卸料小車當前所處的倉位。水分檢測計算機接入了原料以太網(wǎng)，檢測的水分值最終也是傳入混勻PLC做控制用。因此通過以太網(wǎng)將卸料小車當前所處的料倉號實時地傳入水分檢測計算機，水分檢測計算機根據(jù)堆料前各料倉設定的物料名稱實時變換紅外水分儀的標定線，再通過卸料小車前面皮帶上的計量秤判斷當前皮帶上是否來料，保證了各物料水分檢測的及時性和準確性。自主編制了PLC與水分處理計算機之間的通訊程序，為水分檢測計算機實時提供物料種類、流量信息、堆料量等信息，水分計算機根據(jù)這些信息完成各種物料的水分檢測及數(shù)據(jù)處理，從而實現(xiàn)多種物料的在線自動測水功能。

2.3混勻配料模型的開發(fā)

混勻配料工序是穩(wěn)定中和料的關鍵工序，在這個關鍵工序中如何確保配比的精確性和消除水分對配比的影響是穩(wěn)定中和料質(zhì)量的關鍵，混勻配料模型的開發(fā)是建立在小車定位和在線測水兩大項目成功實施的基礎之上的，開發(fā)的目的是提高配料精度和消除水分波動對中和料質(zhì)量的影響。

2.3.1總量分配模型。此功能是在單機配料功能上做了完善，新增了總量設定和配比、水分設定功能，操作只需按輸入為消除人工機旁操作卸料車行走存在的安全除患，同時為料批總量和每種物料的配比以及原始水分值后，可開機自動堆實現(xiàn)遠程監(jiān)控卸料小車的位置，實現(xiàn)卸料小車的遠程自動定料。另外針對自動開機時波動大的情況，對圓盤的PID控制程位，在老原料場預配料室料倉上部安裝了卸料小車位置檢測的序進行優(yōu)化，采用剛開機時和正常生產(chǎn)時兩套不同的控制方定位系統(tǒng)，即在卸料小車中間安裝一條格雷母線。完成卸料小案，剛開機時對輸出上限進行限制，將調(diào)節(jié)器的靈敏度度降車的實時位置檢測，位置信息進入PLC系統(tǒng)。硬件安裝完成低，防止剛下料時的大起大落；下料平穩(wěn)后解除輸出上限的限后，由相關技術人員自主完成了定位系統(tǒng)的程序編制。制，并根據(jù)控制需要切換到滿足控制精度和平穩(wěn)性的調(diào)節(jié)器。現(xiàn)場格雷母線位置檢測包括地址編碼發(fā)射器，地址編碼接。

2.3.2分段變流量模型。中和料在造堆的過程中，隨著料收器，格雷母線，天線箱四個部分。格雷母線位移傳感器以相堆的升高，物料的偏析程度也越來越大，這種情況會造成物料互靠近的扁平狀的格雷母線和天線箱之間的電磁耦合來進行通中粒度較大的物料大量滾落到料堆兩側(cè)，導致再往燒結(jié)取料時信，并在通信的同時檢測到天線箱在格雷母線長度方向上的位就會出現(xiàn)粒度分布不均、成份不穩(wěn)定，影響燒結(jié)。分段變流量置，可以不間斷的測試位置，實現(xiàn)連續(xù)的位置測試及定位。該功能就是針對這一情況，從開始堆料到結(jié)束，配料總料批自動根據(jù)已造堆量分階段遞增，提高每層層厚，降低物料偏析造成的粒度分布不均的問題。

2.3.3干基配料模型。干基配料模型，就是根據(jù)水分儀檢測上料礦粉的水分，在堆料過程水分實時調(diào)整補償，在堆料過程中實時補償，實現(xiàn)各礦粉的實時干基配比準確和整個大堆各物料配比的準確，消除礦粉水分變動對配料造成的偏差，實現(xiàn)精準配料。混勻PLC系統(tǒng)通過以太網(wǎng)與水分檢測計算機的實時數(shù)據(jù)交換，根據(jù)過去階段時間檢測的加權(quán)平均水分來調(diào)整后續(xù)堆料的濕基配比，保證每一堆料嚴格按干基配比配料，保證中和料成份的穩(wěn)定。

2.3.4模型的操作。在堆料前期，人工選擇料倉礦粉種類，人工輸入大堆濕重、物料水分（M1）、物料化學成分（TFe、Si02）、計劃配比，系統(tǒng)自動計算出大堆Si02%，初設配比（P1），礦粉計劃干基量、干基總量等。選擇手動狀態(tài)，即在堆料過程中可以人工輸入調(diào)整干基配比、調(diào)整水分、執(zhí)行配比自動。選擇自動狀態(tài)，系統(tǒng)自動根據(jù)水分檢測系統(tǒng)上傳的每階段每種礦粉加權(quán)水分，自動計算調(diào)整干基配比、調(diào)整水分、執(zhí)行配比。隨著原料混勻效果明顯改善，中和料質(zhì)量提高，燒結(jié)產(chǎn)量和質(zhì)量指標有了明顯改善。中和料σSi02降至0.15左右。燒結(jié)礦σ Si02隨著中和料成分的穩(wěn)定，逐步降低，達到0.1的水平。

三、應用效果

1）小車自動定位技術的開發(fā)實現(xiàn)了遠程監(jiān)控卸料小車，解決了機旁操作卸料小車存在的安全隱患，同時解決了這種人工操作自動化水平較低，容易出現(xiàn)錯倉、混料的情況給生產(chǎn)帶來的嚴重影響，杜絕了混料事故。

2）原料水分自動檢測項目實現(xiàn)了多料種的實時檢測，保證水分檢測的準確性和實時性，消除了水分對給中和料帶來的影響，為指導生產(chǎn)提供了科學數(shù)據(jù)。

3）干基配料的開發(fā)成功，實現(xiàn)了按干基配比進行配料，系統(tǒng)自動根據(jù)一段時間內(nèi)物料的加權(quán)平均水分對后續(xù)的配比進行及時調(diào)整，保證了中和料成份的穩(wěn)定，解決了物料水分波動對中和料質(zhì)量的影響。

4）此系統(tǒng)的整體投入運行進一步提高了自動控制水平，保障了混勻礦中和料的穩(wěn)定，提高了燒結(jié)礦質(zhì)量，減少了勞動力投入，取得了可觀的經(jīng)濟效益。

四、結(jié)束語

料場智能化預配料系統(tǒng)應用后，運行穩(wěn)定，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控卸料小車，解決了機旁操作卸料小車存在的安全隱患，杜絕了錯倉、混料情況的發(fā)生；實現(xiàn)了對多料種水分的實時檢測，消除了水分對中和料帶來的影響；實現(xiàn)了按干基配比進行配料，保證了中和料成分的穩(wěn)定；進一步提高了料場的自動化控制水平。

參考文獻：

[1]衛(wèi)潔瓊. 自動配料控制系統(tǒng)及其算法研究[D].太原理工大學，2010.

[2]施大發(fā). 分布式自動配料系統(tǒng)的設計與開發(fā)[D].湖南大學，2005.

[3]羅首章，丁守虎，劉永順，趙永剛.寶鋼料場智能化管理系統(tǒng)的實現(xiàn)[J].寶鋼技術，2000（04）：31-36.