劉昆明（唐山冀東裝備工程股份有限公司，河北 唐山 064001）

精煉爐自動上料控制系統(tǒng)框架結(jié)構(gòu)設(shè)計分析

劉昆明（唐山冀東裝備工程股份有限公司，河北 唐山 064001）

文章分析了精煉爐自動上料控制系統(tǒng)整體設(shè)計方案，及可編程控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和步驟，供實際參考。

精煉爐；自動上料控制系統(tǒng)；設(shè)計方案；工藝流程

在精煉爐自動上料控制系統(tǒng)中，利用電磁振動給料器和稱重料斗能夠使設(shè)備上料達到所要求的精度并且以PLC為控制核心，PLC通過對震動給料器和稱重料斗等設(shè)備進行控制來達到自動上料。采用這一控制結(jié)構(gòu)能夠及時顯示數(shù)據(jù)，提高上料過程的生產(chǎn)效率。

1 自動上料控制系統(tǒng)方案

1.1 工藝流程

精煉爐自動上料系統(tǒng)示意圖

從上圖可以看出，料倉、稱重料斗和大傾角皮帶等構(gòu)成了精煉爐的整個上料系統(tǒng)。在工藝原理方面上位機發(fā)出指令后選擇振動給料器及儲料倉，此時振動給料器開始振動，當(dāng)達到預(yù)定的重量后變?yōu)榈退僬駝?，物料由儲灰倉進入稱重料斗。在實際運行中，料斗稱重量等于設(shè)定值時振動給料器停止振動。當(dāng)稱重料斗顯示物料重量為零后，關(guān)閉閘板，延時停止水平皮帶，延時停止大傾角皮帶，上料結(jié)束。

1.2 控制要求

在該控制系統(tǒng)中能夠根據(jù)稱重料斗中測定的物料重量控制電磁振動給料器的高低速振動，下料結(jié)束后控制閘板的電液電機能夠啟動正轉(zhuǎn)并通過行程開關(guān)使閘板達到指定位置，閘板打開后延時，水平電機和大傾角皮帶能夠順序啟動，稱重料斗中重量為0時電液電機啟動反轉(zhuǎn)并通過行程開關(guān)使閘板閉合。延時后水平皮帶和大傾角皮帶順序停止。總之，要求控制系統(tǒng)螢?zāi)芨鶕?jù)設(shè)定參數(shù)和操作指令，控制相應(yīng)機構(gòu)依次動作，自動完成振動給料、稱重、下料和送料等工藝，其中要滿足稱重精度要在±5公斤。同時電液電機能夠?qū)崿F(xiàn)順序控制和自鎖。在觸摸屏應(yīng)能夠設(shè)定修改各工藝參數(shù)，采集重要工藝數(shù)據(jù)，故障檢測。

1.3 控制系統(tǒng)方案論證

電控系統(tǒng)選擇PLC與觸摸屏結(jié)合的方案。PLC專為工業(yè)控制而設(shè)計，特點是使用靈活，當(dāng)被控設(shè)備的工業(yè)過程發(fā)生變化時只需用編程器重新修改程序，就能滿足新的控制要求，給生產(chǎn)帶來很大方便。

2 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則和步驟

2.1 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計的基本原則

任何一種電氣控制系統(tǒng)都是為了實現(xiàn)被控對象（生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)過程）的工藝要求，以提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。再設(shè)計PLC控制系統(tǒng)時，應(yīng)該遵循以下基本原則：

a最大限度的滿足被控對象的控制要求。設(shè)計前，應(yīng)深入現(xiàn)場進行調(diào)查研究，搜集資料，并與機械部分的設(shè)計人員和實際操作人員密切配合，共同擬定電氣控制方案，協(xié)同解決實際中出現(xiàn)的各種的問題。

b在滿足控制要求的前提下，力求使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟、使用及維修方便。

c保證控制系統(tǒng)的安全、可靠。

d考慮生產(chǎn)的發(fā)展和工藝的改進，在選擇PLC容量時，應(yīng)適當(dāng)留有余量。

2.2 可編程控制系統(tǒng)設(shè)計的一般步驟

PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計一般包括以下幾個基本步驟。

a深入了解被控制對象的工藝條件和控制要求

要詳細了解工藝過程和控制要求，例如機械、液壓、儀表、電氣系統(tǒng)之間的關(guān)系，需要完成的動作，工作方式是否需要網(wǎng)絡(luò)支持，是否需要報警，緊急情況的處理等。

b確定I/O設(shè)備，選擇PLC機型

根據(jù)被控對象的功能要求，進一步確定系統(tǒng)的硬件構(gòu)成。選擇合適的輸入設(shè)備、輸出設(shè)備、輸出設(shè)備啟動的控制對象（電磁閥、電機等）。根據(jù)被控對象對PLC的動作要求和I/O設(shè)備所需點數(shù)選擇合適的PLC。選擇時應(yīng)考慮PLC的內(nèi)存容量、I/O模塊和電源模塊，如果需要網(wǎng)絡(luò)支持還應(yīng)考慮網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)。

c分配I/O點，繪制I/O連接圖

將所需控制的設(shè)備或系統(tǒng)的輸入輸出信號進行賦值，與PLC的輸入輸出編號相對應(yīng)，并畫出I/O分配表或I/O接線圖。

d設(shè)計控制臺、電氣柜

畫出電氣控制主回路電氣圖；在設(shè)計主回路時要全面地考慮各種保護和聯(lián)鎖等問題；在控制柜布置和敷線時，應(yīng)采取抑制各種干擾信號的措施，同時注意防塵、防靜電、防雷電等問題。

e進行軟件測試以及系統(tǒng)整體調(diào)試

程序輸入PLC后，在將PLC連接到現(xiàn)場設(shè)備之前，應(yīng)先進行軟件測試工作，以排除程序的錯誤，同時也為整體調(diào)試打好基礎(chǔ)，縮短整體調(diào)試的周期。

f編制控制系統(tǒng)技術(shù)文件

包括說明書、電氣原理圖、電器布置圖、元件明細表、流程圖或語句表以及必要的文字說明等。

3 結(jié)語

設(shè)計了精煉爐自動上料的控制系統(tǒng)，通過PLC能夠?qū)﹄姶耪饎咏o料器、稱重料斗電機等進行控制，能根據(jù)設(shè)定參數(shù)和操作指令，自動進行給料、稱量、下料等工藝，完成石灰石和螢石的上料過程；采用PLC與觸摸屏結(jié)合的電控方案，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡潔、緊湊，提高了控制程序和人機界面的靈活性。由觸摸屏作為顯示終端，可隨時將設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)及故障信息用漢字直觀顯示，便于操作人員掌握設(shè)備狀態(tài)，快速處理故障，系統(tǒng)的可靠性大為提高。

[1]朱超甫，李元，陳虎平.多個力傳感器的共同測試技術(shù).傳感器世界.2001,(5):16-18.