电子皮带秤自动配料集散控制系统结构和原理

•电子皮带秤自动配料集散控制系统结构和
原理
1 概述
随着科学技术的日新月异，生产规模的扩大，工业生产过程自动控制程度也越来越高、手段也越来越先进，原有的生产配料装置远不能满足当前高度自动化的需要。

减轻劳动强度，保障生产的可靠性、安全性，降低生产成本，减少环境污染，提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面临的重大问题。

电子皮带配料系统是一种集散控制系统。

它集计算机管理技术、过程控制技术、网络通讯技术自动控制技术计量技术新传感器技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系统和集中控制系统的优点，采用标准化、模块化、系统化设计，配置灵活组态方便。

2自动配料系统
2.1 系统结构组成(以某钢厂7 台自动配料秤为例)
电子皮带秤（自动将皮带输送机上流过的散装物料进行连续累计的一种装置）自动配料系统主要由以下几部分组成：7 台储料仓、7 台圆盘给料机、7台自动皮带输送机（内嵌电子皮带秤、7台现场操作、1 台仪表控制柜（内嵌XK3210P型电脑积算仪和AI 型智能调节器等）、
1 台动力控制柜（内含PLC等）、1 台低压开关柜、
2 台变频器柜（内含7 台变频器）、1
台工业控制微型计算机及组态软件。

主要参数：
（1 ）圆盘给料机
电机型号为YSP160Mz- 4，功率11Kw，转速1140rpm，AC380V，50Hz。

（2 ）电子配料皮带秤
皮带宽度：1000mm；速度：0.5m/s；生产能力：110t/h （ 5 台），75t/h （2台）。

系统结构简图如图 1 所示。

2.2 系统工作原理
2.2.1 比例调节（下料闭环控制）原理闭环控制过程主要是通过电子皮带秤对圆盘给料机输送的物料进行计量，由电脑积算仪接收称重信号和速度信号，经处理后转化为累计值和瞬时流量，并将累计、瞬时流量信号由RS- 485口传送给工业控制机（上位机）、并以4~20mA模拟电流信号传送给AI 调节器，AI 调节器将该信号与内部设定值进行比较运算后，输出 4 20mA 的模拟信号送给变频器，再由变频器去调节圆盘给料机的转速，当流量增大时，降低圆盘给料机的转速，反之提高圆盘给料机的转速，从而使得物料的流量和阶段累计量均保持在设定的范围内，进而得到可靠的产品质量。

闭环控制系统结构框图如图 2 所示
2.2.2 系统工作原理
（1 ）集中监视、控制管理
工控机作为上位机，通过RS485 总线接口与电脑积算仪和人工智能调节器进行双向通讯，并通过RS232 接口与动力控制柜中的PLC进行双向通讯，并对整个生产过程进行监视，构成完整的配料系统。

根据生产工艺过程的需要，用户可在工控机端设定参数、启停设备，并对整个配料系统进行管理和控制，打印报表。

同时工控机还留有一个RS485 双向通讯接口，以备与其他工控机通讯。

（2 ）分散控制
脱离工控机，根据生产工艺过程的要求，直接向电脑积算仪和人工智能调节器输入参数，启动动力控制柜面板上的按钮即可进行系统自动工作；也可直接采取手动方式（就地或远程操作）使系统进行工作。

2.3 系统性能特点
2.3.1 系统的可靠性高
采用集散控制可使系统进行如下工作：手动工作；就地工作；脱离工控机后在智能控制仪表的支持下自动工作；上位机控制自动工作及由上位机通过串口向下位机送入设定配方参数实现自动工作，从而大大提高系统的可靠性。

2.3.2 产品的质量和生产效益好
生产过程中，根据生产过程的特点及工艺要求，通过自动控制系统和自动计量设备，可保证每种物料均在较高精度下进行运行（单机精度可达0.5% ），进而保证混合物料的精度（系统精度可达 1.0% ），从而保证产品的质量，增加生产效益。

2.3.3 生产过程的处理能力强
根据生产过程的需要，在工控机内修改相应参数，即可满足不同工矿的需要，使系统适应生产过程的能力大大提高。

2.3.4 节约能源
系统动力部分的电机功率有11Kw×7=77Kw（以7 台11Kw电机计算），采用变频器进行控制，功率大约为40Kw左右，大大节约能源。

2.3.5 工作效率和生产管理水平高
由于采用自动化生产过程控制，不仅改变以前半工半机的工作方式，而且能对生产过程中的每一环节进行监控和控制，可减少现场操作人员的数量。

同时由于全面实现自动化，有助于生产管理人员进行生产数据分析和趋势预测，从而大大提高工作效率和生产管理水平。

2.3.6 优化环境
系统采用变频控制，大大降低环境的噪声污染、减少动力启动对电网的冲击，整个设备采用全密封结构，大大减少粉尘对生产环境的污染。

2.4 软件
2.4.1 上位机单元
上位机采用研华工控机，21" 显示器，CPU接口卡PCA- 6179L和多端口通讯板PCL- 746+。

2.4.2 控制软件
采用北京亚控组态软件，它能与电脑积算仪和AI 智能调节器进行通讯：读取数据，发送数据；并与PLC进行通讯：读取I/O状态，发送I/O指令；具有报警、故障查询及打印功能；动态画面真实反映实时状态；工程设定及配方输入多样化，适应工况能力较强；软件设有不同的
访问权限，可让不同权限的人员操作不同的内容。

运行系统主画面如图 3 所示。

2.4.3 控制软件的功能及特点
（1）决策调度全厂生产过程；
（2）集成全部过程控制系统；
（3）综合支持管理信息系统；
（4）整个生产过程的自动监控，如设备运行状态、故障状态、历史趋势；
（5）整个生产设备的启停顺序和连锁控制；
（6）各种物料的自动计量；
（7）生产工矿中各种物料配比自动调节；
（8）报表编制及打印功能。

3 结束语
通过用户多年现场的使用情况来看，系统的可靠性好、操作简单、维护方便、精度高，不但保证了产品的质量和产量，同时又克服了环境污染问题，为企业创造良好的经济效益。

该系统可推广应用于对多种散装物料按预定的配比进行自动连续的流量控制的场合，例如冶金、建材、化工、制药等行业的散状物料配料的工艺控制。