供料系统自动称量控制
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图 #" 称量物料累计量、 称量速度和 称量时间的关系曲线
! ( 和 % 是根据物料特性而选定的， 称量速度 " 在 ! ! "! 之间是连续变化的， 且可以确定得较 小， 从而保证了称量精度， 适当地选择 ! ( 和 % 可 以保证称量精度和速度。称量速度 " 根据称量的 精度而定。但也不宜选得过小， 过小将会延长称 量时间。! ( 和 % 可以通过画面设定一定参考值， 然后通过历次加料过程进行自学习。 设画面设定 ! ( 和 % 参考值为 ! (! 和 %! ， 偏差 范围为 ’2 ， 则 ! (! 3 （ $ ) ’2 ）, ! ( , ! (! 3 （ $ . ’2 ） % (! 3 （ $ ) ’2 ）, % , % (! 3 （ $ . ’2 ） 间间隔 $ %$ …$ %1 ， 则要求： （4） 还要考虑备料时间， 存储最近 1 次投料的时 ! %&’ ) ! ( "! . , 567 （ $ 7$ …$ 71 ）3 8!2 （ 8 ） "! %
赋值
在以式 （,） 、 （-） 为限制条件下， 按照式 （.） 和 （ $! ） 计算 & * 和 " 即可。 虽然在采取如图 % 所示的曲线进行称量时， 定量的时候， 频率已经趋于 ! ， 给料机的惯性比较 小， 惯性余料也很小， 但是还是存在。取最近 / 次 给料机频率给到 ! 后重量增加量 & 0$ … & 0/ ， 其中 & 0$ 为上次称量的惯性余量。则本次的惯性余量 计算： / + & 0$ 1 2 + & 03 1 …$ + & 0/ &0 " $/ 余量的控制方法： # " & ’() # & 0 # & （ $3 ） 4 &$& ’() # & 0 # & * " 设上次称量之前累计称量误差为 & 6 ， 每次最
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《 冶金自动化》 )##+ 年 0)
供料系统自动称量控制
张! 亮， 梁仕贤
（ 中冶京诚工程技术有限公司 电气工程技术所， 北京 "##"$% ） 摘要： 详细介绍供料系统自动称量的关键问题和现有控制的缺陷， 并通过一种控制方法很好解决了称量精度和 称量速度之间的矛盾。该方法简单实用， 可推广性强。 关键词： 自动称量； 自学习； 惯性余量； 称量补偿
通过对备料系统的分析， 自动备料系统有以 下 * 个问题需要解决。 （"） 从 &’( 给出解封信号， 给出频率到给料 机振动， 料落到受料斗， 电子秤检测到信号反馈给 &’( ， 这个过程时间比较长， 也就是说备料自动称 量系统存在 很 大 的 惯 性 环 节。而 且 称 量 速 度 越 大， 惯性余量越大。 （) ） 影响振料速度的因素不仅仅是振动频率， 还受到物种的粘连性， 物料的密度， 物料的湿度等 因素的影响。这些因素都是不可测的， 会给对控
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反之增加， 设上 称量误差大， 相应得要减小 %，
《 冶金自动化》 3!!@ 年 A3
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有： 速度 " 根据称量重量是分段的， " " ! %&’ ) ! + !$! %&’ ) ! ( % 式中， ! 为物料下降累积量。 当物料的下降累计量 ! 未达到 ! %&’ ) ! ( 时， 速度 控 制 在 高 速， 当物料的下降累计量 ! 超过 ! %&’ ) ! ( 时， 速度控制为随动控制系统。高速定 值调节易于实现， 不作深入的探讨。下面着重讨 论变速这部分。由式 （$） 、 （-） 得： !& . ! ! %&’ " % %
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收稿日期： )##+,#-,". ； 修改稿收到日期： )##+,#%,#+
作者简介： 张! 亮 （ "+/",） ， 男， 北京人， 助理工程师， 主要从事冶金系统电气自动化设计工作。
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
《 冶金自动化》 -!!= 年 >比较快， 不仅惯性余量比较大， 而且由于称重传感 器的欠阻尼振荡， 物料冲击力变化引起振动和不 确定的空中飞料等干扰因素都影响称重准确度， 所以在称重定量的时候必须减小称量速度。 ， （1） 式可以画出称量物料量 !， 根据式 （0） 称量速度 " 和称量时间 $ 的关系曲线 （ 图 /） 。
! ! 在高 炉、 转 炉 生 产 中， 供料系统起重要的作 用， 对原料的要求不但质量要好， 而且要求入炉重 量要准确， 入料要快速及时。称量上的不准确和 不及时不仅会直接造成炉料配比误差、 成分控制 上的偏差和延误投料， 对产品质量产生影响， 而且 还会对高炉、 转炉的实用寿命产生很坏影响。目 前在加料系统中， 一般都采用 &’(、 变频振动给料 机、 电子秤的形式， 从 &’( 控制的角度， 采用高频， 低频两种控制。即开始振料的时候给高频， 到了 设定值转为低频。这种简单的控制方法可以基本 实现生产的目的， 但是并不能很好得发挥变频器 驱动振动给料机的优势， 实现快速精准备料的目 的。
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图 #" 备料自动称量控制结构示意图
!—称量速度
!" 系统分析
备料 自 动 称 量 的 硬 件 结 构 如 图 " 所 示， 从 &’( 给出解封信号， 给出频率控制给料机振动， 料 从料槽 落 到 受 料 斗， 电子秤检测到信号反馈给 &’( ， 从而形成一个负反馈控制。控制方法通 过 ! !
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! 大补偿是 & 78* ， 上次称量误差 & !! " &! 则 ’() # & * ，
!" 结论
该方法通过实际应用， 效果比较好， 很好得克 服了传统控制方法难以解决的问题， 解决了称量 精度和称量速度之间的矛盾， 适应性很强。经过 在各个钢厂的实践， 经过这种方法的优化， 在可以 完全满足称量速度要求的情况下， 批次称量精度 从原来的 /< 提高到 3< 。 参考文献：
［$ ］ 王4 聪， 白忠喜= 给料速度数学模型建立 ［ >］ = 电子测 量技术， 3!!3 （$） ： /?,= ［3］ 赵孝养， 程从山= 90 型惯性振动给料机的动力学研究 ［ >］ = 机械研究与应用， 3!!, ， $@ （%） ： 3!?3%= ［ 编辑： 徐慰珠］
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（3） 中的 & ’() ， 即为考虑了惯性 由 & ’() # & 0 代替式
!" 控制方法的研究
如果输出比较低的频率备料， 比较容易称量 准确， 但是备料速度比较慢， 如果输出比较高的频 率备料， 备料速度比较快， 但称量不准确。采用高 低频率切换， 可以一定程度上解决这个问题， 但是 频率切换点比较难确定， 而且即便从低频转为频 率为 ! ， 依然会有比较多的惯性造成的下料， 这些 料是不可控的。 变频器通过合适的设置， 可以通过闭环设定 给定频率。这 里 主 要 讨 论 变 频 器 给 定 频 率 的 设 定。 根据配料的要求， 物料的称量重量是在一定 的时间内完成的， 并保证称量的精度。称量物料 的过程是对物料重量的累积过程。设已称物料的 量为 !， 称量速度为 "， 给料时间为 #， 则 !"
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图 !" 备料自动称量的硬件系统图
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（ 中冶京诚工程技术有限公司 电气工程技术所， 北京 "##"$% ） 摘要： 详细介绍供料系统自动称量的关键问题和现有控制的缺陷， 并通过一种控制方法很好解决了称量精度和 称量速度之间的矛盾。该方法简单实用， 可推广性强。 关键词： 自动称量； 自学习； 惯性余量； 称量补偿
通过对备料系统的分析， 自动备料系统有以 下 * 个问题需要解决。 （"） 从 &’( 给出解封信号， 给出频率到给料 机振动， 料落到受料斗， 电子秤检测到信号反馈给 &’( ， 这个过程时间比较长， 也就是说备料自动称 量系统存在 很 大 的 惯 性 环 节。而 且 称 量 速 度 越 大， 惯性余量越大。 （) ） 影响振料速度的因素不仅仅是振动频率， 还受到物种的粘连性， 物料的密度， 物料的湿度等 因素的影响。这些因素都是不可测的， 会给对控
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! ! 在高 炉、 转 炉 生 产 中， 供料系统起重要的作 用， 对原料的要求不但质量要好， 而且要求入炉重 量要准确， 入料要快速及时。称量上的不准确和 不及时不仅会直接造成炉料配比误差、 成分控制 上的偏差和延误投料， 对产品质量产生影响， 而且 还会对高炉、 转炉的实用寿命产生很坏影响。目 前在加料系统中， 一般都采用 &’(、 变频振动给料 机、 电子秤的形式， 从 &’( 控制的角度， 采用高频， 低频两种控制。即开始振料的时候给高频， 到了 设定值转为低频。这种简单的控制方法可以基本 实现生产的目的， 但是并不能很好得发挥变频器 驱动振动给料机的优势， 实现快速精准备料的目 的。
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［$ ］ 王4 聪， 白忠喜= 给料速度数学模型建立 ［ >］ = 电子测 量技术， 3!!3 （$） ： /?,= ［3］ 赵孝养， 程从山= 90 型惯性振动给料机的动力学研究 ［ >］ = 机械研究与应用， 3!!, ， $@ （%） ： 3!?3%= ［ 编辑： 徐慰珠］
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!" 控制方法的研究
如果输出比较低的频率备料， 比较容易称量 准确， 但是备料速度比较慢， 如果输出比较高的频 率备料， 备料速度比较快， 但称量不准确。采用高 低频率切换， 可以一定程度上解决这个问题， 但是 频率切换点比较难确定， 而且即便从低频转为频 率为 ! ， 依然会有比较多的惯性造成的下料， 这些 料是不可控的。 变频器通过合适的设置， 可以通过闭环设定 给定频率。这 里 主 要 讨 论 变 频 器 给 定 频 率 的 设 定。 根据配料的要求， 物料的称量重量是在一定 的时间内完成的， 并保证称量的精度。称量物料 的过程是对物料重量的累积过程。设已称物料的 量为 !， 称量速度为 "， 给料时间为 #， 则 !"
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