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某青海分公司8.5萬(wàn)噸電解鋁技改項(xiàng)目（以下稱“8.5工程”）中氟化鹽配料系統(tǒng)的技改，采用PLC+稱重顯示儀表（接稱重傳感器）+工業(yè)計(jì)算機(jī)的方式，成功地實(shí)現(xiàn)了氟化鹽配料的自動(dòng)化，應(yīng)用效果較好。
1控制系統(tǒng)概述
控制系統(tǒng)的構(gòu)成是在現(xiàn)用配料系統(tǒng)基礎(chǔ)上，結(jié)合擴(kuò)建新系統(tǒng)工藝設(shè)備配置的自動(dòng)控制方案。新擴(kuò)建的“8.5工程”氟化鹽配料系統(tǒng)包括東、中兩套系統(tǒng)，每套系統(tǒng)有2個(gè)氧化鋁料倉(cāng)、4臺(tái)氟化鹽定容下料器、2臺(tái)稱重顯示儀表；控制配料系統(tǒng)包括2臺(tái)工業(yè)控制機(jī)、1套PLC控制系統(tǒng)、2個(gè)現(xiàn)場(chǎng)操作箱以及配料秤的控制裝置。其中工業(yè)控制機(jī)主要完成配方管理、歷史數(shù)據(jù)查詢?？刂葡到y(tǒng)核心由一套SIEMENSS7-300系列PLC組成，主要完成:①原料的供給及輸送控制;②配方的物料配比控制;③通訊及數(shù)據(jù)交換。見圖1。
PLC和2臺(tái)工業(yè)控制機(jī)組成以太網(wǎng)，便于今后廠內(nèi)局域網(wǎng)的建立和數(shù)據(jù)傳輸。

圖1 “8.5工程”氟化鹽配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
2配料控制系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計(jì)特點(diǎn)
配料控制系統(tǒng)的配料控制是根據(jù)操作人員輸入的配方配比及控制要求，由PLC按預(yù)先設(shè)定的氟化鹽配料的公斤數(shù)分批次計(jì)算后進(jìn)行的。首先設(shè)定氧化鋁料斗的高、低限，如高限設(shè)定為2500kg,低限設(shè)定為500kg，噸/鋁需配氟化鋁20kg，則在“配方數(shù)”欄內(nèi)輸入：（2500-500）/20=100。PLC經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算后，料斗在下料過(guò)程中根據(jù)電子秤的實(shí)際測(cè)量值變化，控制氟化鹽下料氣缸的動(dòng)作次數(shù)及動(dòng)作間隔時(shí)間,即氧化鋁每下100kg，容量為1kg的定容氣缸動(dòng)作1次，當(dāng)氧化鋁下料速度加快時(shí)，氟化鹽下料氣缸的動(dòng)作間隔時(shí)間相應(yīng)縮短，從而實(shí)現(xiàn)氟化鋁的均勻配料。當(dāng)料斗實(shí)際料量達(dá)到低限值之后，PLC向料斗低料閥及氟化鹽下料氣缸發(fā)出信號(hào)，停止下料，此次配料完成，隨即進(jìn)入下次裝配料過(guò)程。在遠(yuǎn)程終端上實(shí)時(shí)顯示氧化鋁料斗的實(shí)際料量和氟化鹽下料氣缸的動(dòng)作次數(shù)，工業(yè)控制機(jī)在CRT上用文字、動(dòng)態(tài)圖形及數(shù)字顯示出當(dāng)前的實(shí)際配料情況。
配料和輸送的控制設(shè)計(jì)必須結(jié)合凈化車間現(xiàn)場(chǎng)的
電磁攪拌技術(shù)在國(guó)際鋁行業(yè)已應(yīng)用了50年，我國(guó)鋁行業(yè)的應(yīng)用不到20年，大量推廣采用不過(guò)5、6年時(shí)間，在60+鋁熔爐上采用電磁攪拌技術(shù)不足1年。盡管如此，其效果還是顯而易見的。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用的不斷深入，社會(huì)對(duì)鋁及鋁合金制品的產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，電磁攪拌技術(shù)必將為我國(guó)有色金屬行業(yè)的發(fā)展發(fā)揮出更大的作用。

實(shí)際工況進(jìn)行：
•料斗上、下方安裝的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)-氣缸、密封、收塵裝置在啟動(dòng)及停止過(guò)程中，若不對(duì)其進(jìn)行必要的軟硬件處理,則會(huì)對(duì)配料系統(tǒng)的控制精度產(chǎn)生非常大的影響。
•傳感器的結(jié)構(gòu)形式及安裝附件的結(jié)構(gòu)形式。
•稱重料斗的限位裝置及防震方式。
•稱重變換顯示裝置和PLC的信號(hào)連接形式及在程序上BCD信號(hào)誤碼處理設(shè)計(jì)等。
•各類閥門的結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的工況特點(diǎn)，防止漏料、堵料、不到位等情況的發(fā)生。
•為了防止變頻器對(duì)電源的污染，儀表和其他控制電源回路應(yīng)加有電源濾波器，凈化電源。
•傳感器安裝方式的改進(jìn)，使料斗不易產(chǎn)生相對(duì)位移，避免了料斗隨機(jī)偏移帶來(lái)的諸多麻煩和稱配料的精度不穩(wěn)定性。
3稱重傳感器的信號(hào)采集
信號(hào)采集系統(tǒng)構(gòu)成見圖2。

圖2信號(hào)采集系統(tǒng)構(gòu)成
稱重傳感器實(shí)際上是一種將質(zhì)量信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榭蓽y(cè)量的電信號(hào)輸出的裝置。選用稱重傳感器先要考慮傳感器所處的工作環(huán)境，這關(guān)系到傳感器能否正常工作以及它的安全和使用壽命，關(guān)系到整個(gè)衡器的可靠性和安全性。傳感器等級(jí)的選擇必須滿足下列兩個(gè)條件：①滿足儀表輸入的要求。稱重顯示儀表是對(duì)傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、A/D轉(zhuǎn)換等處理之后顯示稱量結(jié)果的，因此，傳感器的輸出信號(hào)必須大于或等于儀表要求的輸入信號(hào)的大小，即傳感器的輸出靈敏度計(jì)算結(jié)果須大于或等于儀表要求的輸入靈敏度。②滿足整臺(tái)電子秤準(zhǔn)確度的要求。電子秤主要是由秤體、傳感器、儀表三部分組成，對(duì)傳感器準(zhǔn)確度的選擇，應(yīng)略高于理論計(jì)算值，因?yàn)槔碚撚?jì)算值往往受到客觀條件的限制，如秤體強(qiáng)度、儀表性能、秤的工作環(huán)境等因素，都會(huì)直接影響到秤的準(zhǔn)確度要求。
電子秤的傳感器工作方式有三種：串聯(lián)、并聯(lián)和混合。其中并聯(lián)工作方式具有抗干擾能力強(qiáng)、供橋電源數(shù)最少（僅有1個(gè)）等優(yōu)點(diǎn)。之所以用并聯(lián)連接，還考慮到凈化車間配料現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境條件較差，如振動(dòng)大、干擾多、揚(yáng)塵大等因素。
傳感器的安裝必須注意:①傳感器的引線電纜要萬(wàn)方數(shù)據(jù)穿鐵管，距動(dòng)力線不能太近，要大于50cm。②電纜必須是四芯或六芯屏蔽電纜。③在同一臺(tái)秤上的3個(gè)傳感器量程必須一致，受力也最好一致，亦即所謂“壓四角”,輸出一致，才能取得滿意結(jié)果。安裝示意圖見圖3。

圖3料斗稱重傳感器安裝示意
4上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)
美國(guó)某公司推出的工控組態(tài)軟件IFIX是功能強(qiáng)大的工業(yè)自動(dòng)化軟件產(chǎn)品。IFIX組態(tài)軟件提供了工業(yè)界所需的強(qiáng)大功能，包括實(shí)時(shí)監(jiān)視和監(jiān)督控制、報(bào)警和報(bào)警管理、歷史趨勢(shì)、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制、用戶安全系統(tǒng)、系統(tǒng)擴(kuò)展、網(wǎng)絡(luò)功能等。它提供了可視化窗口進(jìn)行過(guò)程處理，可使界面提供圖形化的過(guò)程信息，包括原始數(shù)據(jù)、計(jì)算數(shù)據(jù)、變量、趨勢(shì)圖、報(bào)警等。IFIX強(qiáng)大的圖形功能將配料過(guò)程中的控點(diǎn)信息展現(xiàn)得一目了然。IFIX開放的開發(fā)接口，可嵌入用戶第三方語(yǔ)言源程序（如用C、VB等語(yǔ)言編制的程序），以良好的易用性和靈活性成為“8.5工程”擴(kuò)、改建項(xiàng)目的工控軟件首選。配料控制系統(tǒng)還可通過(guò)交換機(jī)與企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)連接，能在控制室內(nèi)設(shè)定現(xiàn)場(chǎng)控制參數(shù)；可顯示每臺(tái)秤的漏料情況，以便操作人員采取相應(yīng)的對(duì)策；在秤空信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間不出現(xiàn)配料中斷的情況下，操作人員可判斷產(chǎn)生的原因。
5結(jié)束語(yǔ)
在“8.5工程”氟化鹽配料系統(tǒng)技改項(xiàng)目的開發(fā)過(guò)程中，應(yīng)用DDE技術(shù)把強(qiáng)大的組態(tài)軟件IFIX與快速開發(fā)工具VB相結(jié)合，使配方功能獲得很好的效果。不僅配方可以保存50多個(gè)，而且配方的修改、更新直至通訊下傳給PLC都方便靈活。

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