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介紹電子秤的稱重原理和一般組成，以及210t轉爐煉鋼副原料自動稱量控 制系統的結構設計、編程、數據處理方法，分析了強振速度、弱振速度、弱振值、落差值等 參數對稱量精度的影響。該系統運用PLC下掛PROFIBUS子站的通訊技術實現稱量 值反饋，可以完成幾種副原料連續稱量過程。

1 .前言

在轉爐煉鋼生產中，副原料主要用來形成一 定堿度的爐渣，達到去除鐵水中的雜質以及保護 爐襯的作用，以及降低爐內的溫度，達到終點的 溫度和碳含量的平衡。副原料加的過多、過少都 會對煉鋼造成重大的影響。有些煉鋼廠為了保證 生產質量，一直采用人工稱量副原料的方法。隨 著計算機技術及工業自動化技術的飛速發展，開 發、應用一套轉爐煉鋼副原料自動化稱量控制系 統取代人工稱量，對促進煉鋼產業的發展具有重 要意義。新余鋼鐵集團公司第二煉鋼廠于2009年 2月建成投產，目前有2座210t轉爐，單爐產鋼 量210t。其副原料加料采用了自動化加料技術， 只須通過鍵盤和鼠標簡單操縱就能完成。自動稱 量控制系統主要采用電氣室安裝PLC柜通過西門 子PROFIBUS通訊技術下掛現場子站讀取現場稱 量數據，通過計算機網絡技術進行數據采集及反 饋控制，自動調節振動給料機的頻率。另外通過 調整相關參數，終極達到副原料的設定值和稱量 實際值相等的目的。

2.工藝設備概況

目前新余鋼鐵集團公司第二煉鋼廠210t轉爐 的副原料加料系統。由12個高位料倉，每個料倉 對應一個振動給料機。下面對應10個稱量斗，其 中2#、3#，與9#、10#共用一個稱量斗。每個稱 量斗下裝有稱重傳感器及插板閥。通過振動給料機、稱重傳感器通過插板閥實現副原料的精確稱 量。再通過兩個匯總斗加人到轉爐中煉鋼。

3.電子料斗秤概述

電子料斗秤的工作原理是：秤臺上的重物作 用于傳感器，傳感器把物體的重量轉換為mV級電 壓信號，由傳感器輸出的信號經接線盒匯總后進 人稱重儀表，儀表對稱重信號電壓進行放大，濾 波、A/D轉換，然后再進行數字處理，最后把重量 信號顯示到數字顯示器上。一臺電子秤主要由秤 臺及傳力機構、傳感器、接線盒、稱重儀表等組 成。目前新鋼公司第二煉鋼廠副原料秤采用的傳 感器和接線盒均為中國航天科技集團公司四院四 十四所產品。型號分別為：GKCT15-1A (傳感 器）、DB-3 (接線盒）。而稱重顯示儀表為珠海長 陸工業自動化控制系統有限公司產品型號為：U- NI800。

4.控制系統結構設計

為保證煉鋼生產的連續性，副原料自動稱量 控制系統采用西門子公司的S7400系列PLC系統。 來自現場設備的聯鎖信號和稱重傳感器信號通過 現場稱重顯示表輸出至300遠程站，再通 過PR0FIBUS通訊技術至PLC，經過CPU運算后 直接控制現場的振動給料機。而作為人機接口 (HMI)的操縱站采用客戶機一服務器模式，選擇 intmich上位監控軟件，由1臺專用的容錯服務器 通過高速以太網和西門子PLC進行數據通訊。來 完成稱量的連鎖和振動給料機頻率的精確控制。

5.自動稱量程序

稱量程序編寫分：手動程序與集中程序，而 集中程序又分集中手動、半自動、自動三種。而 目前正常生產時主要運行自動程序。半自動和手 動程序只是在事故狀態或檢修時運行。

5.1操作方式

現場手動和集中。操作方式切換地點：振 動給料機操作箱集中操作方式又分為集中手動、半自動、 自動。操作方式切換地點：轉爐主操作室HMI操作站。

5.2現場手動操作方式

(1)操作地點：振動給料機操作箱。

(2)功能描述：在此操作方式下設備除與自身 的電氣聯鎖外與其他設備均無聯鎖關系。通過操 作箱上按鈕完成相應的動作即振動給料機的起停。

5.3集中手動操作方式

操作地點：轉爐主操作室HMI操作站。

功能描述：在此操作方式下設備除與自身 的電氣聯鎖外與其它設備均無聯鎖關系。通過 HMI上按鈕完成相應的動作即振動給料機的起停 及高低速切換。

5.4半自動操作方式

操作地點：轉爐主操作室HMI操作站。

半自動前提條件：

給料機起動時對應稱量斗閘門必須關到位。

此高位料倉內物料 > 設定的稱量重量。

共用此稱量斗的其它高位料倉給料機必須處 于停止狀態且停止時間為5秒以上。

每一種物料的設定稱重值 > 相應的高位料倉 振動給料機停止給料后的落差量。

每一種物料的設定稱重重量值 < 對應稱量斗 的稱量量程。

功能描述：在此操作方式下設備除與自身 的電氣聯鎖外與其它設備和信號有聯鎖關系。一 個典型的運行過程如下：操作員在HMI上輸入此 料倉稱重值—程序對輸人值進行效驗證進并計算 出變速點和停振點(計算方式見儀表部分的說明)— 起動振動給料機—振動給料機高速運行—到達變 速點振動給料機低速運行—到達停振點停止運行。

5.5自動加料方式

(1)操作地點：轉爐主操作室HMI操作站。

⑵自動前提條件：

自動加料開始時，所有相關設備(高位料倉振 動給料機，稱量斗閘門，匯總斗閘門)必須處于停 止狀態，閘門必須關到位。三通分料器已旋轉到 需要位置并處于停止狀態。

高位料倉內物料 > 設定的稱量重量總合。

吹煉過程尚未開始。

每一種物料的設定稱重重量值 > 相應的高位 料倉振動給料機停止給料后的落差量。

每個稱量斗每次加料需稱量的各種物料總重 量<對應稱量斗的稱量量程。

各匯總斗，稱量斗為空。

(3)功能描述：在此操作方式下設備除與自身 的電氣聯鎖外與其它設備和信號有聯鎖關系。操 作人員將需要此次參與稱量的各個料倉的稱重值/ 輸人稱量二維表內，程序根據稱量二維表實現自 動稱量過程。二維表在L1內儲存5組，在煉鋼前 操作員可根據實際情況選擇這5組數據中的一組 為當前全自動稱量模型，模型輸入并確定后，自 動排料過程開始，此后模型數據不可改變直至整 個過程結束。不同稱量斗的物料可以同時開始稱 量，如果兩臺給料機對應同一稱量斗而言，稱量 采用累計稱量的方法，即一個稱量斗如果有1種 以上物料需要稱量，必須按照先后順序進行（稱 量順序可按料倉號進行簡單的排列），待一種物料 稱量完畢，不必放空稱量斗，馬上開始第二種物 料的稱量，重量累計。全部物料稱量完成后延時 10s，稱量各閘門自動打開將物料投入匯總斗，排 料完成后閘門自動關閉，所有物料排料結束后， 匯總斗自動打開將物料全部加人轉爐，投料結束 后匯總斗閘門自動關閉，稱量斗在排完料以后延 時10s后，根據二維表進行判斷是否還有下一次加 料，如有則高位料倉振動給料機啟動開始下一次 稱量D

編寫自動稱量程序采用的是模塊化的下位編 程，在本程序的編寫中，采用了大量的DB數據塊 用于模塊化編程。由于振動給料機具有相同的控 制和連鎖條件以及輸出動作，所以首先編寫通用 的功能塊，如給料機運行DB1、自動稱量DB2等 等。編程中可以頻繁地調用這些功能塊，就像調 用一個普通的函數，只需修改一下輸進參數和輸 出參數的變量名稱。模塊化編程節約了大量的程 序空間，提高了程序的運行速度并且更加方便了 軟件的移植性和可擴展性。稱量精度是衡量稱量 系統好壞的一個重要指標。為了提高該系統的稱 量精度，振動給料機主回路采用變頻器控制，輸 出頻率0Hz~ 50Hz,實現振動給料機以不同的轉速 運行。本系統主要通過控制振動給料機先高速、 后低速運行，由大到小間接控制副原料的流量。 由于在振動給料機停止的瞬間，副原料的流量越 小，稱量的精確程度越高。為此，程序設計中引 用了弱振值、落差值、強振速度、弱振速度的概 念。數據處理是副原料自動稱量控制系統的重點 與難點。由于它與系統的稱量精度息息相關，即 稱量值是否是設定值。只有這樣，系統才能滿足 生產工藝要求，自動稱量系統才有利用價值。現 在來看，對每一種副原料料，影響其稱量精度的 參數主要有4個：強振速度、弱振速度、弱振值 和落差值。強振速度、弱振速度是振動給料機的 輸進頻率，直接參與控制給料機的振動速度。設 定這兩個參數的主要依據是副原料的比重、副原 料顆粒的大小及振動給料機的機械性能。強振速 度、弱振速度調整及時，就能保證給料機停車點 這一時刻抓取的稱量值正確，而且能節約稱量時 間，提高生產率。弱振值、落差值2個參數在程 序中參與計算，經過計算得出振動給料機高速到 低速、低速到停止的速度轉換點。當操縱職員在 操縱畫面中設定好本爐鋼水要加的副原料量后， 速度轉換點是稱量過程中經過不斷計算得出的每 種副原料的剩余料量。假如轉換點計算不正確， 或者說弱振值、落差值設定不正確，易產生下列 幾種現象：①弱振值太大，延長了稱量時間。② 弱振值太小，在振動給料機弱振過程很短時，就 要停機，很難保證稱量精確。③落差值太大，輕 易造成少下料。落差值是振動給料機停止后，在 余振的作用下進進稱量斗的合金料，假如落差值 大于給料機余振過程中實際下的合金，就造成了 少料。④落差值太小，容易造成多下料，原理與 ③相反。

一個典型的運行過程如下：操作員在HMI上 把需要稱量料倉的稱重值一次性輸入—第一次加 料過程啟動，程序對每個料倉的稱重輸入值進行 效驗并分別計算出變速點和停振點—起動自動配 料程序—振動給料機高速運行—到達變速點振動 給料機低速運行—到達停振點停止運行—(一稱量 斗對應2個高位料倉時)延時5s起動下一個料倉給 料機（重復以上過程至所有參與稱量的料倉稱量 完畢）—稱量全部結束延時5s打開有料的稱量斗 將物料投入匯總斗中—吹氧量達到第一次設定加 料值后打開匯總斗閘門—匯總斗排空后自動關 閉—延時10s開始第二次加料過程—重復以上加料過程直至完成二維表中所有步驟，自動加料過程結束。其流程圖如圖1所示。

6.結束語

新余鋼鐵集團公司第二煉鋼廠副原料自動稱 量系統采用目前國內和國際先進的控制技術，是 自動化煉鋼系統的一個重要組成部分。目前該系 統運行穩定，并配合自動化煉鋼技術在現代化煉 鋼大生產中發揮著及其重要的作用。