6ES7 212-1HE40-0XB0技术参数

、模拟量（工艺参数）部分：

　　干燥过程工艺参数监控的终目的是为了保证产品水分、不溶物及有效成分含量等理化指标符合产品质量标准要求，但就目前国内而言，还无法实现对以上工艺指标的连续在线检测，但在工艺设备正常的情况下，只要把影响干燥过程热量平衡及物料平衡的操作参数进行平稳控制，并根据一些不可控因素（大气湿度、温度、料液温度、浓度）的变化，适当修正操作参数，仍然可使产品的质量指标较小的波动，从而获得较好的控制效果。

　　另外，从控制的角度来看此具体干燥工艺，是一个典型的多输入/多输出系统（MIMO），其中某些耦合关系还存在较复杂的非线性特征；由于隔膜泵结构所限，无法对其打料进行自动**控制，也就是说，在系统处于全自动运行状态时，料液**在任何情况下都有相对稳定（除非设备管道故障），这就限制了所采取的调节手段只能在热风系统进行（比如：风量、进塔/出塔温度、进塔出塔负压等），无论是热风系统本身还是环境、原料属性（温度、**、压力及浓度等）引起的干燥状态的改变，都只能由热风参数的变化来得到修正。如前述，由于热风炉固有的热惯性及其对进塔热风温度有严重的纯滞后影响，这就很难保证干燥状态在任何情况下（工艺设备管道故障除外）都能得到较好的稳定。因此若采用常规PID算法实现参数的自调几乎是不可能的。

　　针对以上情况，在系统具体实现上，我们在各个相对独立的控制环节分别采取了以下措施：

　　1） 热风炉炉温自动控制；

　　首先计算塔顶温度与其设定值的偏差Et1及塔底温度与其设定值的偏差Et2的加权和，并将其作为炉温设定值（初值由人工给定）的修正增量对炉温设定值进行在线实时修正。
对炉温的具体控制，同步采取了两种手段：

　　一是根据炉温的偏差对送煤机进行时间比例（TPO）控制；同时也利用炉温偏差对热风炉送风机进行增量型PI控制。其目的在于尽量减小热风炉热惯性的影响并大可能地保证煤的完全燃烧。增设烟道气负压及换热器出口温在线检测，对换热器及炉尾引风机运行状况进行监视。


　　2） 干燥状态自动控制系统：

　　即是指利用热风量、炉温及干燥引风机对干燥过程的各工艺参数进行自动控制，工艺参数包括热风是量、热风温度、进塔/出塔空气负压、出塔斯社尾气温度等。如前所述，在运行过程中，需根据一些不可控因素的变化对工艺参数的设定值作相应调整。

　　具体实施时，利用矩阵分析方法对某些工艺参数进行多重解耦控制，从而达到尽量减小控制回路间串扰的目的，见下框图（图3）；

　　附：解耦前工艺参数影响关系：


　　如图所示，对于象大气温度、湿度以及料液温度、浓度这样渐变的，但又不可忽视的不可控干扰，利用来实时在线修正工艺参数设定值，但系统具有前馈校正的特性，从而改善由于热风系统存在大的纯滞后特性而对控制品质造成的不良影响。


　　3） 所有PID环节都采用增量型算法，即：

　　U（K）=A*E（K）-B*E（K-1）+C*E（K-2）

　　　　A=Kc（1+T0/T1+Td/To）
　　　　B=Kc(1+2*Td/To)
　　　　C=Kc(Td/To)

　　　　　　　 E(k)=Qr(k)-Q(K)

　　式中：

　　　　U(K——为第K次采样周期时系统的控制作用；
　　　　E(K)——为第K次采样周期的偏差；
　　　　Qr(K)——为第K次采样周期的给定值；
　　　　Q(K)——为第K次采样的实测参数值；
　　　　Kc——比例环节主导时间常数；
　　　　T0——受控环节主导时间常数；
　　　　T1/Td——分别主积分/微分时间


　　五 系统实际运行情况：

　　1 工艺参数的控制质量指标：

　　　　1） 炉温的稳定度为：一般情况下，偏差<=2.5℃，设定值大幅度调整时，其大超调不超过10℃；

　　　　2） 负压的调整精度为：偏差<=50Pa.

　　　　3） 进/出塔气体温度的稳定度为：偏差<=±0.5℃;

　　　　4） 在大气湿度不变的前提下，风量的波动<=5%;

　　　　5） 投入自动时不需要象常规PID那样要求有严格的前提条件；工艺设备不正常（主要指隔膜泵压力不稳）时，系统自动切入手动操作模式。


　　2 各项经济技术指标考核结果：

　　本系统自去2000年9九月份投运后，各项指标均达到合同要求。在能耗（煤、电）基本不变的前提下，单产量度增加了18%以上，由原来的313Kg/h（合同规定）增加到370Kg/h以上；产品水分波动范围由原来的7.5%-12%缩小到0.5%以内，不溶物含量也由原来的0.3%-0.55%减小到0.2%以内，从而使铬含量的稳定度大大**。另外在生产过程中，由于原料量（隔膜泵开度）保持不变，系统处于均衡生产状态下，从而减小了故障停车时间，原来几乎每个班要撤换或清洗一次孔板，同时由于滴料等原因造成的结块现象严重，几乎每出2桶粉料就有1桶块料。投入本系统后，只要隔膜泵不出故障（比如卡弹），可作到24小时甚至更长时间的不间断生产，每个班所出的块料不到1桶（原来为7-8桶）。

　　热风炉处于微负压运行状态，且炉温也平衡下来，不再出现以前那种忽高忽低、波动范围达20-30℃的情况，而且炉膛送风机一般不会工作在大负荷下，因此热风炉及其辅设的故障率也大大地降低了。

　　在去年上半年我们到该厂考察期间，经常遇到热风炉故障（比如：正压燃烧或温度过高造成炉墙开裂，水冷管爆裂等，以及送煤机、鼓风机及炉尾引风机烧毁等）。自投入本系统至元旦节前，由于热风炉故障引起的停车共计2次，其中 一次为煤斗**装置机械故障所致。而且还未出现过烧毁电机、炉墙开裂这样较严重的事故。

我国很多冶金行业烧结厂皮带秤配料长期处于比较原始的状态，占用太多的人力物力资源，对企业来说是个不小的负担，而恶劣的工业现场环境对操作员的健康也有很大的伤害。因此，**烧结厂皮带秤配料的自动化程度是当务之急。本文提出的中小型集散配料控制系统的设计方案，对采用皮带秤配料的工业现场有很高的实用价值。

　　一 系统的主要功能及特点

　　1 控制系统的主要功能

　　1)监测功能：对皮带秤配料过程的瞬时**、班累计，日累计、月累计、年累计等参数进行检测和监视；

　　2)画面显示：通过计算机显示器可显示配料过程中有关控制参数和运行状况，以及显示实时配料曲线；

　　3)打印管理：可随时打印配料报表，以便保存和查询；

　　4)通讯功能：工控机与PLC和配料仪表之间可进行双向数据及信息交换；

　　5)数据处理：系统可自动对采集的信号进行运算处理，并输出到相应控制量；

　　6)控制功能：根据操作前相应的设定值，自动控制设备的正常运行，包括PID调节；

　　7)报警功能：上位机以画面方式和声光信号方式对各种参数越限或设备状态异常进行报警。

　　2 系统的主要特点

　　1)在系统结构上采用中小型集散控制系统，实现了“分散控制、集中管理”，克服了“危险集中”的问题；

　　2)上位机和下位机相对独立，具有自动、手动无扰切换功能，联机时，彼此间按特定的协议互通信息，脱机时，下位机可独立实现工艺过程控制，上位机此时可离线进行数据处理和日常管理；

　　3)上位机远离操作现场，**了系统的稳定性，改善了操作员的工作环境；

　　4)下位机选用可编程控制器，具有很强的抗干扰能力，编程简单易于掌握，能在恶劣的环境中长期可靠的运行；

　　5)采用PID调节，**系统的配料精度，并能根据生产要求，设置佳的开关时序，较好的解决料头料尾问题，自动修改配料系统的物料配比；

　　6)完善的报警系统，既可图象显示，又可声光报警，为系统的正常运行提供了可靠的保证；


　　二 系统结构及工作原理

　　一)控制系统总体构成原理框图如图1和图2，主要有以下部分组成：

　　1)上位机：对整个系统进行实时监控，画面显示和报表打印；

　　2)操作台及PLC：实现配料的自动和半自动控制；

　　3)配料仪表：用于配料的PID调节及瞬时**和累计量等参数的显示；

　　4)控制柜：用于系统的逻辑控制和供配电；

　　5)现场手操箱：用于现场单台设备的启停控制；

　　二)系统分为自动控制和半自动控制及现场手动控制方式：

　　1)现场手动控制：当有允许配料启动信号时，按下操作台上的系统启动按钮上电，把需要配料的皮带变频器上电，操作台上的旋钮开关置于现场位。把现场操作箱控制方式开关转换到现场位。按下现场手操箱上的启动按钮开始配料，调节调速电位器可控制配料的快慢，此时上位机只起监视作用，不参与控制；

图片1

图片2

　　2)室内半自动控制方式：把现场操作箱控制方式开关转换到室内控制，操作台上的旋钮开关置于室内位，把需要配料的变频器上电，通过上位机的手动控制画面来实现配料；上位机手动控制画面如图3

图片3

　　3)室内自动控制方式：和室内半自动控制方式基本相同，不同处是通过上位机的自动控制画面来自动实现配料；上位机自动控制画面如图4

图片4

　　本系统可根据实际情况，由一台上位机同时控制多台下位机，可适用于圆盘给料、螺旋给料和皮带拖料等多种配料方式，多可带32台。


　　三 系统的硬件设计和应用

1)上位机系统配置：本控制系统选用研华610H奔4工业控制计算机为上位机，进行整个生产过程的监控与管理；

2)PLC ：选用西门子s7_200系列PLC为下位机来实现对配料设备的逻辑控制；

3)配料控制仪表：选用BU500P配料控制器来实现物料的瞬时**和累计量等的显示及PID调节，仪表配有RS485接口，通过RS232转RS485转换卡可以对接，通讯协议采用标准MODBUS协议，可以很方便的和FIX7.0组态软件联接；



　　四 系统的软件设计及实现

　　本系统中自动配料的控制过程主要由上位机、PLC和配料控制器BU500P完成，配料过程中的各项数据则由后二者和上位机交互完成，选用FIX7.0组态软件做为操作平台，由于此组态软件带有很多标准I/O接口驱动，不需要用户自己来开发，能很容易的实现设备的控制；


　　五 结束语

　　本套中小型集散型配料控制系统是在多年的实际工业应用中逐渐完善的，广泛的适用于冶金、耐火、化工、建筑等领域的配料控制。在福建闽光冶炼公司、保定亚新钢铁公司、日照钢铁公司、武汉钢铁公司、天津荣程钢铁公司等现场都有应用。本系统具有系统组态灵活、控制功能完善、控制精度高、数据处理方便、运行安全可靠、人机界面友好、便于系统扩展等特点，它能适应工业配料生产过程的各种需要，**生产自动化水平和管理水平，**产品质量，降低资源消耗，**劳动生产率，是理想的自动配料控制系统