0 引言

PLC是面向工业发展起来的一种新型的工业控制器 , 它将计算机的编程灵活、 功能齐全、 应用面广等优点与传统继电器控制系统的控制简单、使用方便、抗干扰能力强、 价格便宜等优点结合起来 , 且其本身又具有体积小、 重量轻、 耗电省等特点 , 在工业生产过程控制中得到了广泛的应用。近几年 , 在电石厂、冶炼厂、 钢铁厂等重型工业的配料系统和输送系统中广泛采用了 PLC控制 , 改善了工人的工作环境 , 精简了操作人员 , 减少了配料中的人为误差 , 取得了良好的经济效益。

1 配料系统工作原理

某冶炼硅铁厂的自动配料生产工艺流程见图 1 。配料系统是铁合金冶炼中原料系统的重要组成之一。原材料焦炭和硅石通过破碎、筛选后 , 由配料系统按照其大小不同分别送入日料仓 , 每个料仓下有一个称量电子秤。 根据冶炼工艺要求 , 配料操作人员分别在大焦、 小焦、 硅石和附加料的电子秤设定所需质量值和料的批数。 按下启动按扭 , 首先电子秤测量称量料斗的皮重, 将皮重存入电子秤并显示皮重, PLC检测日料仓、 称量料斗仓门的合位信号 , 当各料斗门合位到位 , 启动配料皮带 , 输出控制信号打开料仓下的气压阀 , 开始下料 , 配料皮带将料送入称量料斗 (每个称量料斗内装有两个称量传感器 ) ,电子秤连续检测称量料斗的质量并连续显示质量值。 当质量值达到该称量料斗的设定值时 , 电子秤给 PLC发信号 , PLC输出信号关闭料仓阀门和配料皮带电机 , 停止给料 , 然后启动运料皮带 , 开启称量料斗底门 , 运料皮带将物料送入斜桥料斗 , 料斗通过斜桥将物料送入四层环行布料小车 , 完成一个称量运料过程。 当斜桥料斗送完物料返回到装料地沟处时 , PLC进行下一个配料过程。PLC记录配料批数 , 当配料的设定批数到时 , 所有的设备停止运行 , 处于准备状态 , 等待下一个炉顶要料信号的到来。当要料信号到来 , 需要第二批上料时 , 重复上述操作过程。

2 配料系统的组成

配料系统组成框图见图 2 。它主要包括: 4台电子秤 (每个称量料仓放置 2个称量传感器 ) , 4个料仓 , 4条配料皮带 , 2条运料皮带 , 1个斜桥料斗电机 , 8个气动电磁阀。

2. 1 称量料斗式电子秤的工作原理和功能

该电子秤由 2个装于料斗底部的应变式重力传感器和信号处理部分组成 ,其额定载荷为 250kg,它的输出信号驱动其微型输出继电器 , 以开关量形式将信号送入 PLC, 它有调零、 去皮重、 加皮重和拨码盘设定称量值等功能 , 每个电子秤采集 2个称量传感器的输出信号 , 求其平均值 , 所以其称量精度高。

2. 2 PLC的选型

由于该系统的控制量为开关量 ,根据控制要求和可编程控制器的性能特点 ,选择三菱公司的 FX 2N — 40M RPLC 。 FX 2N 系列的特点是采用积木式模块化结构, 系统构成灵活, I /O口扩展方便 , 指令丰富 , 编程方式多样化 , 既可使用梯形图语言 , 又可使用 SFC方式。

3 　控制方式

系统设为两种工作方式 , 即自动和手动方式 , 用转换开关来选择。 其中手动工作方式是在调试、维修时使用或者在 PLC故障时应急用。

4 软件设计思想

4. 1快、慢速给料控制

为了提高配料精度 , 给料方式采用快、 慢速给料。当料斗料重小于设定值的 90 % 时 , 配料皮带电机在三角形接线方式下运行 , 电机定子绕组电压为380V, 电机转速为额定转速 , 即快速给料; 在料斗料重大于设定值的 90 %时 , 配料皮带电机在星形接线方式下运行 , 电机定子绕组电压为220V, 电机转速低于额定转速 , 即慢速给料; 当料斗料重等于设定值时 , 关闭料仓阀门 , 配料皮带电机停止。 快、 慢速给料控制电路图见图 3, 其中 X 10 、 X 11 、 X 15 分别是料重小于设定值的90 %、 料重大于设定值的 90 % 、 料重等于设定值时电子秤的输出信号 , X 12 是停止信号; PLC的输出继电器Y10 、 Y 11、 Y12 分别控制 KM、 KM Δ 、 KM Y 接触器。

4. 2 料斗放料控制

由于可编程控制器的程序执行方式为循环顺序扫描方式 , 其程序运行时间最短为几毫秒 , 最长为100ms,且时间的长短随执行情况有所变化。为了确保控制的可靠性 , 只允许料斗底门在一个工作周期内打开一次。在编程中采用脉冲输出指令PLS/PLF, 允许放料信号上升沿触发一次扫描周期。其梯形图见图 4 。

4. 3 称量精度的控制

由于料的粒度较大 (硅石的粒度在 40mm～80mm, 焦炭的粒度在 5mm～ 13mm) , 称量料斗中存在蓬料或粘料现象 , 使料斗的料放不干净 , 造成称量误差。 可利用电子秤加皮重的功能除去称量误差。其过程如下: 按下加皮重按钮 ,首先到 RAM中去读取配料的理论重量 X e ,再将设定值 X e 与皮重 X o 相加送到电子秤中的 RAM作为电子秤新的设定值 , 以解决料斗蓬料和粘料的问题。 又由于每次下料的量较大 , 料斗的体积较大 , 因此每次粘料的重量也可能很大 , 况且多次粘料的积累 , 这个值可能相当大 , 当皮重值大于电子秤设定的皮重值时 , 电子秤给 PLC发出信号 ,PLC发出警报并使相关的设备停止 , 提醒操作人员去清除故障。

4. 4 斜桥料斗中的料倒不干净或料斗过翻

为了使斜桥料斗的料倒干净 , 斜桥料斗在斜桥顶端每次倒料两次。 为了防止料斗过翻 , 在斜桥距顶端5000px处装一对光电开关 , 当光电开关发出第一个脉冲时 , 提升电机减速运行 , 减少料斗的冲击力。 如果料斗过翻 , 料斗在规定的时间内没有下降, 光电开关的第二个脉冲没有到来, 提升电机停止并报警 , 防止提升电机继续转动而使钢丝绳拉断。 同时在四层上料口设有手动控制提升电机的按钮 , 当操作人员将过翻故障消除后, 可以手动启动提升电机 , 使提升电机反转带动料斗下降。

5 结束语

配料控制系统应用比较广泛 , 采用了可编程控制技术 , 使整个控制系统的可靠性和精度大大提高 , 实现了自动控制。同时由于 PLC扩展容易 , 可以对它进行扩展 , 如只需增加 I/O接口模块就可扩展原料系统的输送控制; 也可以与电炉控制系统连接 , 只需增加通信模块就可实现与上位机的通信 , 从而实现电炉整个系统的计算机管理。

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除