李亮 賈海濤 張坤

（山東萊鋼集團(tuán)公司自動(dòng)化部，山東 萊蕪 271104）

1 概述

燒結(jié)的自動(dòng)配料采用PLC控制技術(shù)，其核心控制是“配料秤-二次儀表-PLC-變頻器”形成閉環(huán)控制，通過變頻器調(diào)節(jié)寬帶給料機(jī)、螺旋給料機(jī)來調(diào)節(jié)料流量，以達(dá)到設(shè)定的配比，完成配料功能。變頻器和PLC的通信方式以及配料秤自身的穩(wěn)定程度是影響配料精度和穩(wěn)定性的制約環(huán)節(jié)。但在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)配料秤由于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和其他干擾因素的影響不可避免的會(huì)出現(xiàn)信號(hào)瞬間大幅度抖動(dòng)而造成下料在短時(shí)間不穩(wěn)的情況，針對(duì)這種情況必須在控制上進(jìn)行完善優(yōu)化，盡可能的濾除這種干擾信號(hào)，確保下料穩(wěn)定，畢竟外部的影響很難根本解決。

2 恒流控制模型

要確保燒結(jié)配料成分的穩(wěn)定，13個(gè)寬帶和2個(gè)螺旋的流量控制是關(guān)鍵。在流量的采集上配料系統(tǒng)使用了拉姆齊公司的XR-2105P型流量控制儀。我們知道，當(dāng)輸送機(jī)輸送物料時(shí)，測(cè)量皮帶稱上每單位長(zhǎng)度的載荷值q（Kg/M）與皮帶在同一時(shí)刻的運(yùn)行速度V（M/S）相乘，所得結(jié)果即物料的瞬時(shí)流量 q.v（Kg／S）.因物料輸送的不均勻性和皮帶速度隨時(shí)間的變化，所以在T時(shí)間間隔的累積流量可以用以下積分式表示：W=q（t）V（t）dt式中：W－T 時(shí)間間隔內(nèi)所輸送物料的累計(jì)量（kg或T）；T一物料通過稱的時(shí)間（S或h）；q（t）一皮帶單位長(zhǎng)度上的物料重量（kg／M 或T/M）；V（t）一物料在皮帶上的運(yùn)行速度（M／S）。從式中可以看出，只要保證 q（t）.V（t）的乘積不變，就可以保證物料流量的恒定.即隨皮帶上物料重量的變化控制皮帶運(yùn)行速度做出相應(yīng)的調(diào)整，就可以保證物料流量的恒定.在本系統(tǒng)中皮帶秤的速度是恒定不可調(diào)的，所以要控制流量的恒定只能調(diào)節(jié)皮帶上物料重量，而重量的改變又只能通過改變變頻器的頻率，以求改變寬帶和螺旋下料的速度?？刂扑枷肴缦聢D：

3 屏蔽干擾信號(hào)的方法

根據(jù)皮帶秤的控制原理可知，皮帶秤流量反饋值Pv的瞬間抖動(dòng)將造成控制系統(tǒng)在幾個(gè)控制周期內(nèi)的自動(dòng)找正,直到設(shè)定與反饋達(dá)到平衡為止,這就造成了下料的不穩(wěn)定.而反饋值的瞬間抖動(dòng)很多情況下未必是皮帶秤流量的真實(shí)反映,而是外部干擾造成,對(duì)外部干擾信號(hào)的濾除采用了多次平均值法,即對(duì)連續(xù)不間斷送入PLC的反饋信號(hào)進(jìn)行多次平均,突高或突低的信號(hào)在平均值法的作用下基本上起不到作用.具體做法是在變頻器穩(wěn)定前采用3次平均值,穩(wěn)定后采用100次平均法,在停止變頻器時(shí)采用零次平均法,目的是為了使反饋值迅速降到零。

4 變頻網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

每次在變頻上電前或故障后，首先進(jìn)行初始化，該部分的控制程序由PLC完成，其程序框圖如下：

變頻器由通信卡接入MB+網(wǎng)，在每臺(tái)變頻器的擴(kuò)展卡上設(shè)置硬件節(jié)點(diǎn)地址，設(shè)定通信協(xié)議、方式及接受和發(fā)送的字節(jié)數(shù)；同時(shí)定義PLC內(nèi)的通信協(xié)議、方式及接受和發(fā)送的字節(jié)數(shù)。PLC內(nèi)使用PEER COP向變頻器“WRITE”命令，包括啟停操作、電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制、過程調(diào)節(jié)控制、故障控制等；用GLOBAL向變頻器“READ”狀態(tài)，包括電流、電壓、轉(zhuǎn)速等信息，了解變頻器及電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。

5 給料PID調(diào)節(jié)控制

圓盤給料PID調(diào)節(jié)主要通過變頻器調(diào)節(jié)圓盤轉(zhuǎn)速，以改變下料量。常規(guī)的閉環(huán)控制方法是無法達(dá)到穩(wěn)度、精度要求的。因此采取大滯后閉環(huán)控制。一是為避免系統(tǒng)超調(diào)，確定系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間T時(shí)應(yīng)大于圓盤機(jī)械響應(yīng)時(shí)間t1與物料從下料口到稱量段時(shí)間t2之和；二是在PID運(yùn)算輸出之前加一限定值，當(dāng)輸出量變化值超過該限定值時(shí)，用限定值代替PID運(yùn)算輸出，以克服輸出量變化影響圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的穩(wěn)定性；三是實(shí)現(xiàn)無擾動(dòng)投入，先確定好圓盤轉(zhuǎn)速初值，圓盤啟動(dòng)時(shí)經(jīng)3-5周期的運(yùn)行，當(dāng)瞬時(shí)流量在PID調(diào)節(jié)范圍內(nèi)輸出時(shí)，自動(dòng)切換到PID調(diào)節(jié)；四是當(dāng)工況不穩(wěn)時(shí)，如瞬時(shí)流量波動(dòng)較大且無規(guī)律，可采用累計(jì)調(diào)節(jié)方式，即取單位時(shí)間（取5S）的累計(jì)流量作為PV值與設(shè)定量SP進(jìn)行比較調(diào)節(jié)。其程序圖如下：

[1]張文慶.PID算法在PLC模擬量閉環(huán)控制中的實(shí)現(xiàn)[J].信息技術(shù)，2003，1.

[2]王興強(qiáng).燒結(jié)自動(dòng)配料在線檢測(cè)與控制系統(tǒng)[J].山東冶金，2001，6.