菲斯特秤控制裝置國產(chǎn)化研發(fā)

<1、引言
　　廣東省塔牌集團(tuán)蕉嶺鑫達(dá)旋窯水泥有限公司日產(chǎn)5000噸新型干法旋窯水泥生產(chǎn)線，窯頭和分解爐燃煤計(jì)量使用德國菲斯特公司制造的DRW型轉(zhuǎn)子秤。DRW型轉(zhuǎn)子秤技術(shù)的先進(jìn)程度在當(dāng)今世界上處于領(lǐng)先地位，目前，廣泛的用于新型干法旋窯水泥生產(chǎn)行業(yè)。然而，其技術(shù)的保密、配件獨(dú)家銷售、價(jià)格昂貴、供貨周期長等等，給企業(yè)帶來了極大的制約作用。為此，鑫達(dá)公司和深圳市賽美特科技發(fā)展有限公司共同攻關(guān)，成功地對DRW型轉(zhuǎn)子秤控制系統(tǒng)進(jìn)行了國產(chǎn)化研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了對DRW型轉(zhuǎn)子秤的前饋控制，能確保恒定的喂煤計(jì)量精度<±0.5%。
2、轉(zhuǎn)子秤原理
　2.1 概述
　　DRW型轉(zhuǎn)子喂料秤適用于水泥廠旋窯煅燒煤粉計(jì)量的連續(xù)稱量。煤粉自煤粉倉的卸出、稱重和轉(zhuǎn)送到氣力輸送管路這一過程全都在一個(gè)結(jié)構(gòu)簡單的封閉式喂料機(jī)內(nèi)完成。
　2．2工作原理
　　轉(zhuǎn)子喂料秤采用的是重力檢測的水平轉(zhuǎn)子的工作原理（見圖1）。散狀物料由轉(zhuǎn)子（分格輪）直接從倉內(nèi)卸出，帶入稱重區(qū)，計(jì)量后直接進(jìn)入氣力輸送管路，然后由羅茨風(fēng)機(jī)輸送到窯、分解爐中去燃燒。

圖1 轉(zhuǎn)子秤的結(jié)構(gòu)
　　　　 注：1. 荷重傳感器 2. 接頭 3 .框架 4 .入料口 5. 轉(zhuǎn)子室 6 .物料出口 7. 壓縮空氣入口 8 .物料出口9.物料入口

　　稱量軸A—A跨越物料卸出點(diǎn)，氣力管道和轉(zhuǎn)子之間的活絡(luò)接頭，這意味著它可以使壓力波動(dòng)造成的任何二次受力反應(yīng)充分得到補(bǔ)償，并使物料的計(jì)量結(jié)果不受影響。無論什么時(shí)候通過轉(zhuǎn)子稱重區(qū)的物料重量都由稱重裝置B計(jì)量下來。物料重量及其所在的位置都儲(chǔ)存在喂科秤的電子系統(tǒng)內(nèi)，也就是說，在物料卸出之前即已知道轉(zhuǎn)子各部位的荷重情況。為了使預(yù)先確定的設(shè)定值和儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器內(nèi)的物料量相適應(yīng)，在卸料點(diǎn)處要求的轉(zhuǎn)子角速度已預(yù)先計(jì)算出來，并由轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)裝置來完成。通過這種先期控制原理，轉(zhuǎn)子喂科秤可對任何波動(dòng)給予校正并給出短期高精確度。
3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　3．1 總體方案
　　系統(tǒng)采用西門子S7—200系列PLC為中心控制單元，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)計(jì)算、標(biāo)定校驗(yàn)和邏輯控制；采用交流變頻器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速，具有本地和遠(yuǎn)程（DCS）操作，實(shí)現(xiàn)對DRW轉(zhuǎn)子秤噴煤流量的實(shí)時(shí)控制。
　3．2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

< 　3．3系統(tǒng)配置
　　本計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)由過程控制部分和監(jiān)控部分以及各種軟件包組成。
　3．3．1過程控制部分
　　過程控制部分主要用來完成對過程的控制功能，它是由電源模塊、CPU模塊、輸入模塊、輸出模塊、信號隔離器模塊以及必要的連接元件組成。過程控制部分主要完成對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、流量運(yùn)算控制、設(shè)備狀態(tài)采集和處理、開關(guān)量的實(shí)時(shí)控制程序的控制功能。主要表現(xiàn)在：
　現(xiàn)場操作和DCS遠(yuǎn)程操作
　向監(jiān)控部分和DCS提供數(shù)據(jù)
　倉、秤助流控制
　荷重測量
　轉(zhuǎn)速測量
　流量計(jì)算
　轉(zhuǎn)子秤校驗(yàn)
　邏輯程序控制
　系統(tǒng)故障診斷
　3．3．2監(jiān)控部分
監(jiān)控部分是一個(gè)人機(jī)對話窗口，它由TD200文本顯示單元和必要的操作按鈕組成。主要表現(xiàn)在：
　顯示轉(zhuǎn)子秤流量的設(shè)定值
　顯示轉(zhuǎn)子秤流量的反饋值
　控制方式的選擇
　轉(zhuǎn)子秤起停和調(diào)速
　故障顯示和復(fù)位
　控制參數(shù)的修改
　轉(zhuǎn)子秤的校驗(yàn)
　口令保護(hù)
　3．4控制范圍
本系統(tǒng)主要控制以下機(jī)械和電氣設(shè)備：
　DRW型轉(zhuǎn)子喂料秤
　倉上、秤上閘閥
　轉(zhuǎn)子秤清掃
　倉、下料管助流
　轉(zhuǎn)子秤排空
　3．5控制原理
　3．5．1轉(zhuǎn)子喂料秤流量控制
　　為了保證喂料秤流量反饋值與設(shè)定目標(biāo)值一致，流量的精確計(jì)算和快速達(dá)到目標(biāo)值是本系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)。系統(tǒng)選用三相交流電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)部件，并配以光電編碼器組成一局部反饋系統(tǒng)，解決了開環(huán)控制的失步問題。經(jīng)計(jì)算產(chǎn)生的流量調(diào)節(jié)信號自PLC輸出，通過交流變頻器控制三相交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)喂料秤流量反饋值與設(shè)定目標(biāo)值一致。
　3．5．2倉、下料管助流
　　為了確保物料倉和料管連續(xù)的下料，保證轉(zhuǎn)子喂料秤秤體有穩(wěn)定的料量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了定時(shí)的倉、下料管助流控制。當(dāng)助流程序起動(dòng)時(shí)，現(xiàn)場共有15個(gè)電磁閥逐一得電對倉、下料管進(jìn)行助流。倉、下料管助流間隔時(shí)間和電磁閥助流時(shí)間均可根據(jù)實(shí)際工況而定。

　3．5．3轉(zhuǎn)子秤排空
　　為了保證轉(zhuǎn)子秤停機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子內(nèi)無物料，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子秤自動(dòng)排空控制。當(dāng)DCS發(fā)出排空指令時(shí)，倉上閘閥關(guān)閉，間隔一段時(shí)間后秤上閘閥關(guān)閉，用以確保物料倉無法下料和下料管物料下完，直至清空轉(zhuǎn)子秤轉(zhuǎn)子內(nèi)的物料。
3．5．4轉(zhuǎn)子秤校驗(yàn)
　　為了保證轉(zhuǎn)子秤計(jì)量的準(zhǔn)確性，計(jì)量誤差在允許范圍內(nèi)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)子秤校驗(yàn)程序。
　　靜態(tài)校驗(yàn)：零點(diǎn)和量程自動(dòng)校驗(yàn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子秤內(nèi)無物料時(shí)，可起動(dòng)自動(dòng)零點(diǎn)校程序，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)更改零點(diǎn)校驗(yàn)值；當(dāng)進(jìn)行自動(dòng)量程校 驗(yàn)時(shí)，需將標(biāo)準(zhǔn)砝碼掛上，起動(dòng)自動(dòng)量程校驗(yàn)程序，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)更改量程校驗(yàn)值。
　　動(dòng)態(tài)校驗(yàn)：做零點(diǎn)曲線和實(shí)物校驗(yàn)。起動(dòng)轉(zhuǎn)子秤及物料輸送設(shè)備，確認(rèn)轉(zhuǎn)子秤內(nèi)無物料時(shí)，可起動(dòng)自動(dòng)做零點(diǎn)曲線程序，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)完成零點(diǎn)曲線的校驗(yàn)；生產(chǎn)中根據(jù)物料倉實(shí)際下料量和轉(zhuǎn)子秤流量測量的累計(jì)值之差，修改實(shí)物校驗(yàn)系數(shù)。
4、使用情況
　　2004年6月28日旋窯點(diǎn)火生產(chǎn)，研發(fā)后的菲斯特秤控制裝置正式投入運(yùn)行，從中央控制室計(jì)算機(jī)屏幕上顯示的數(shù)據(jù)表明，此次菲斯特秤控制裝置國產(chǎn)化的改造已獲得成功。改造后的菲斯特秤控制裝置對數(shù)據(jù)的檢測、運(yùn)算、調(diào)節(jié)以及計(jì)量精度均達(dá)到進(jìn)口裝置的效果，可以和原裝進(jìn)口的控制系統(tǒng)相媲美。
5、結(jié)束語

　　菲斯特秤控制裝置國產(chǎn)化的改造成功，消除了菲斯特公司對備品配件的制約，減少了企業(yè)昂貴的備件費(fèi)用支出；同時(shí)，簡化了菲斯特秤控制裝置復(fù)雜的硬件配置，便于企業(yè)員工對技術(shù)的掌握，是一個(gè)極具有推廣價(jià)值的改造項(xiàng)目。