用PLC控制变频调速技术改造传统配料称
一、概述
随着我国工业生产自动化程度的不断提高，配料皮带称已广泛地应用在冶金、建材、电力、化工、食品等行业中。我国现在广泛使用的配料皮带称控制部分还比较落后，直接影响了产品的质量。 96年初我们通过市场调研，开始着手研制开发“HTP-O 2型P L C控制变频器自动定量给定控制系统”。
过去传统配料皮带称多采用模拟电路控制滑差调速电机的方法进行速度控制，由于滑差电机调速方式在低速时特性差、效率低；使用现场外部工作环境又很恶劣，工业粉尘很多，这些粉尘很容易进入滑差电机内部而出现磨损、卡死等现象，维修、维护麻烦，造成工作故障多，影响正常生产；另外由于采用模拟电路控制方式，控制不稳定，精度低，调试烦琐，使用极不方便。我们根据所掌握的资料，深入使用现场了解情况，结合现代先进控制技术，采用可编程序控制器控制矢量型变频器拖动密封式鼠笼电机方案，以计算机数字处理技术取代传统的模拟控制方式，以无级变速的矢量型变频器控制封闭式鼠笼电机转速方式取代老式的滑差式调速方式，经过反复论证与实验，终于开发成功了“ HTP－O 2型PLC控制变频器自动定量给定控制系统”。该项技术被国家经贸委列为《一九九八年国家技术创新项目》。
二、设备的基本工作原理
我们知道，当输送机输送物料时，测量皮带称上每单位长度的载荷值
q（Kg/M）与皮带在同一时刻的运行速度V（M/S）相乘，所得结果即物料的瞬时流量 : q.v（ K g／S）．
因物料输送的不均匀性和皮带速度随时间的变化，所以在T时间间隔的累积流量可以用以下积分式表示：
W= q（t）V（t） dt
式中：W－T时间间隔内所输送物料的累计量 （kg或T）；
T一物料通过称的时间 （S或h）；
q（t）一皮带单位长度上的物料重量（kg／M 或 T／M ）；
V（t）一物料在皮带上的运行速度 （M／S）。
从式中可以看出，只要保证q（t）．V（t）的乘积不变，就可以保证物料流量的恒定．即随皮带上物料重量的变化控制皮带运行速度做出相应的调整，就可以保证物料流量的恒定．HTP－02型自动定量给定控制系统就是根据这个原理进行工作的。
三、主要技术性能指标
1．仪表计量精度：士0．1％
系统计量精度：土 0．5％
系统控制精度：土 1％
2．最大输送量 1000 T／h
3．最大计数容量：999999
4．分辩率： 0.01Kg
5．显示内容
l）实时流量显示 4）累积重量显示
2）设定流量显示 5）电机工作速度显示
3）压力变送器输出值显示 6）变频器故障类型显示
6. 超载、空载、上限、下限、变频器故障声光报警
7. 自动／手动控制选择
8．标定／运行控制选择
9. 背景、预压扣除功能
10．给定流量任意设定功能
11．变频器七大保护功能
1）过电流失速 5) 过电压失速
2）过电流限幅 6）输入欠压
3）短路及接地障碍 7）瞬时停电
4）电子热敏温度保护
12．供电电源：AC220V士 10％， 5 O HZ土 2％
13．工作条件：仪表温度 0－4 0 ℃ 相对湿度＜ 90％
振动 ＜ 0．5g
四、应用范例及效果
1．广州钢铁集团有限公司烧结分厂
该厂配料生产线原有十三台调速皮带称（采用顺德伦教电器设备厂 TDG系列滑差电机调速电子皮带称）在使用过程中主要存在以下几个问题：
1） 原系统使用滑差直流调速电机，由于工作现场粉尘较大，这些粉尘经常进入电机内部而出现电机卡死、磨损等问题，而且维修、维护麻烦，费用高，影响正常生产；
2） 原设备电器控制部份采用分立元件以模拟电路原理工作，工作点易飘移，工作不稳定，控制精度低，校称维护烦琐，影响产品质量；
3） 使用滑差电机调速，动态范围小、低速时输出转距小、速度不稳定、效率低。
4） 原系统保护功能不完善，没有声光报警功能，以致经常造成空斗、缺料、超负荷运行，配料质量极不稳定，不仅易造成设备带故障运行，还严重影响产品质量。
针对上述问题我们利用 HTP一02型自动定量给定控制系统对该设备进行技术改造获得成功．经过多年的运行结果表明：整个系统运行稳定可靠，功能完善，控制精度、工作稳定性等技术指标大幅提高，克服了原系统存在的所有问题，还免除了过去校称烦琐的问题，控制线性良好，操作使用方便，减少了故障率，另外由于采取了完善的声光报警及保护措施，基本消除了缺料、空斗、超载运行情况的出现，还避免了过去大块物料割损皮带和烧毁电机的现象出现，节电率达 50％，烧结矿碱稳定度较过去提高了2．785个百分点。达到预期的技术指标，为企业解决了一直困扰的技术难题．经统计设备投入使用后，从提高产品质量、减少物料损耗、减少设备故障率及维修费用、节电 50％等数据综合计算，年平均综合效益在30一50万元，全部投资不用一年即可收回，取得了良好的社会与经济效益．
我们还将该厂13台HTP-02型自动定量给定控制仪通过RS-232接口与上位PC机连接，组成一个完善的控制系统，使各台控制仪的工作状态及差数得到统一合理的控制，完成流量设定、自动下达配比、故障发生时自动调整工作机台、统计查询配比记录、原材料消耗量、打印各种统计报表等功能，使企业自动化管理水平得以提高。
2．韶关钢铁集团第一烧结厂
韶钢集团第一烧结厂配料生产线控制系统原采用湖南湘潭华光电子仪器厂 PCS型配料控制系统，由于该系统采用单片机作为控制核心,易受现场工业干扰影响，故障率高，调试校称也很麻烦，无法解决由于机械特性不一致带来的偏差，特别是在 9号称上反映甚大。9 8年5月我们将一套HTP一02自动定量给定控制仪安装在该厂9号称上，一次投运获得成功，解决了原系统难以克服的问题，并且简化了校称操作程序。自运行至今，运行稳定正常，达到了生产要求的各项技术指标，满足了生产的需要，受到厂技术部门及操作工人的一致肯定．目前我们已对该厂十台皮带称用HTP一02型自动定量给定控制系统进行全面技术改造，经长期运行结果表明整个系统运行稳定可靠，达到了良好的预期结果。
五、应用范围与应用前景
自动化工业生产的迅速发展导致对自动定量给定控制系统的需求 日益增大。该系统可广泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品、饲料等各种行业中，在冶金行业可应用于烧结工艺；在建材行业可应用于对水泥生料的自动配料；在电力行业，它可应用于锅炉的定量供煤；在化工、食品和饲料部门，多种原料的自动配料也需要它。目前我国这些行业所使用的控制系统大都采用老式滑差调速、模拟电路控制方式，所以该系统具有十分广阔的应用前景。
随着我国工业生产自动化程度的不断提高，配料皮带称已广泛地应用在冶金、建材、电力、化工、食品等行业中。我国现在广泛使用的配料皮带称控制部分还比较落后，直接影响了产品的质量。 96年初我们通过市场调研，开始着手研制开发“HTP-O 2型P L C控制变频器自动定量给定控制系统”。
过去传统配料皮带称多采用模拟电路控制滑差调速电机的方法进行速度控制，由于滑差电机调速方式在低速时特性差、效率低；使用现场外部工作环境又很恶劣，工业粉尘很多，这些粉尘很容易进入滑差电机内部而出现磨损、卡死等现象，维修、维护麻烦，造成工作故障多，影响正常生产；另外由于采用模拟电路控制方式，控制不稳定，精度低，调试烦琐，使用极不方便。我们根据所掌握的资料，深入使用现场了解情况，结合现代先进控制技术，采用可编程序控制器控制矢量型变频器拖动密封式鼠笼电机方案，以计算机数字处理技术取代传统的模拟控制方式，以无级变速的矢量型变频器控制封闭式鼠笼电机转速方式取代老式的滑差式调速方式，经过反复论证与实验，终于开发成功了“ HTP－O 2型PLC控制变频器自动定量给定控制系统”。该项技术被国家经贸委列为《一九九八年国家技术创新项目》。
二、设备的基本工作原理
我们知道，当输送机输送物料时，测量皮带称上每单位长度的载荷值
q（Kg/M）与皮带在同一时刻的运行速度V（M/S）相乘，所得结果即物料的瞬时流量 : q.v（ K g／S）．
因物料输送的不均匀性和皮带速度随时间的变化，所以在T时间间隔的累积流量可以用以下积分式表示：
W= q（t）V（t） dt
式中：W－T时间间隔内所输送物料的累计量 （kg或T）；
T一物料通过称的时间 （S或h）；
q（t）一皮带单位长度上的物料重量（kg／M 或 T／M ）；
V（t）一物料在皮带上的运行速度 （M／S）。
从式中可以看出，只要保证q（t）．V（t）的乘积不变，就可以保证物料流量的恒定．即随皮带上物料重量的变化控制皮带运行速度做出相应的调整，就可以保证物料流量的恒定．HTP－02型自动定量给定控制系统就是根据这个原理进行工作的。
三、主要技术性能指标
1．仪表计量精度：士0．1％
系统计量精度：土 0．5％
系统控制精度：土 1％
2．最大输送量 1000 T／h
3．最大计数容量：999999
4．分辩率： 0.01Kg
5．显示内容
l）实时流量显示 4）累积重量显示
2）设定流量显示 5）电机工作速度显示
3）压力变送器输出值显示 6）变频器故障类型显示
6. 超载、空载、上限、下限、变频器故障声光报警
7. 自动／手动控制选择
8．标定／运行控制选择
9. 背景、预压扣除功能
10．给定流量任意设定功能
11．变频器七大保护功能
1）过电流失速 5) 过电压失速
2）过电流限幅 6）输入欠压
3）短路及接地障碍 7）瞬时停电
4）电子热敏温度保护
12．供电电源：AC220V士 10％， 5 O HZ土 2％
13．工作条件：仪表温度 0－4 0 ℃ 相对湿度＜ 90％
振动 ＜ 0．5g
四、应用范例及效果
1．广州钢铁集团有限公司烧结分厂
该厂配料生产线原有十三台调速皮带称（采用顺德伦教电器设备厂 TDG系列滑差电机调速电子皮带称）在使用过程中主要存在以下几个问题：
1） 原系统使用滑差直流调速电机，由于工作现场粉尘较大，这些粉尘经常进入电机内部而出现电机卡死、磨损等问题，而且维修、维护麻烦，费用高，影响正常生产；
2） 原设备电器控制部份采用分立元件以模拟电路原理工作，工作点易飘移，工作不稳定，控制精度低，校称维护烦琐，影响产品质量；
3） 使用滑差电机调速，动态范围小、低速时输出转距小、速度不稳定、效率低。
4） 原系统保护功能不完善，没有声光报警功能，以致经常造成空斗、缺料、超负荷运行，配料质量极不稳定，不仅易造成设备带故障运行，还严重影响产品质量。
针对上述问题我们利用 HTP一02型自动定量给定控制系统对该设备进行技术改造获得成功．经过多年的运行结果表明：整个系统运行稳定可靠，功能完善，控制精度、工作稳定性等技术指标大幅提高，克服了原系统存在的所有问题，还免除了过去校称烦琐的问题，控制线性良好，操作使用方便，减少了故障率，另外由于采取了完善的声光报警及保护措施，基本消除了缺料、空斗、超载运行情况的出现，还避免了过去大块物料割损皮带和烧毁电机的现象出现，节电率达 50％，烧结矿碱稳定度较过去提高了2．785个百分点。达到预期的技术指标，为企业解决了一直困扰的技术难题．经统计设备投入使用后，从提高产品质量、减少物料损耗、减少设备故障率及维修费用、节电 50％等数据综合计算，年平均综合效益在30一50万元，全部投资不用一年即可收回，取得了良好的社会与经济效益．
我们还将该厂13台HTP-02型自动定量给定控制仪通过RS-232接口与上位PC机连接，组成一个完善的控制系统，使各台控制仪的工作状态及差数得到统一合理的控制，完成流量设定、自动下达配比、故障发生时自动调整工作机台、统计查询配比记录、原材料消耗量、打印各种统计报表等功能，使企业自动化管理水平得以提高。
2．韶关钢铁集团第一烧结厂
韶钢集团第一烧结厂配料生产线控制系统原采用湖南湘潭华光电子仪器厂 PCS型配料控制系统，由于该系统采用单片机作为控制核心,易受现场工业干扰影响，故障率高，调试校称也很麻烦，无法解决由于机械特性不一致带来的偏差，特别是在 9号称上反映甚大。9 8年5月我们将一套HTP一02自动定量给定控制仪安装在该厂9号称上，一次投运获得成功，解决了原系统难以克服的问题，并且简化了校称操作程序。自运行至今，运行稳定正常，达到了生产要求的各项技术指标，满足了生产的需要，受到厂技术部门及操作工人的一致肯定．目前我们已对该厂十台皮带称用HTP一02型自动定量给定控制系统进行全面技术改造，经长期运行结果表明整个系统运行稳定可靠，达到了良好的预期结果。
五、应用范围与应用前景
自动化工业生产的迅速发展导致对自动定量给定控制系统的需求 日益增大。该系统可广泛应用于冶金、建材、电力、化工、食品、饲料等各种行业中，在冶金行业可应用于烧结工艺；在建材行业可应用于对水泥生料的自动配料；在电力行业，它可应用于锅炉的定量供煤；在化工、食品和饲料部门，多种原料的自动配料也需要它。目前我国这些行业所使用的控制系统大都采用老式滑差调速、模拟电路控制方式，所以该系统具有十分广阔的应用前景。
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