一、前言
     改造前，漣鋼130m²燒結機配料系統有18臺電子配料皮帶秤（簡稱設備）。由于當時設計缺乏系統考慮，導致設備制造廠家多，型號規格五花八門，設備配套不統一，同時設備配料能力較低，備件來源也很困難，尤其隨著新上180m²燒結機的投產，兩臺燒結機生產工藝流程為共用進出料雙系統，工藝控制難度大，生產能力成倍增長，而系統的電子皮帶秤又是原130m²燒結機的配置，所以導致配料系統經常超負荷運行，設備的驅動裝置與傳動裝置等重要部件磨損快，消耗大，設備故障率高，配料控制精度較差，特別是使用的國產二次稱重儀表沒有總線方式的配置，功能不強，僅能采用4mA～20mA信號傳輸到PLC控制，轉換誤差大，嚴重影響了系統的稱量準確性。180m²燒結機是在原130m²燒結機配料能力基礎上增加了2臺中和粉倉電子配料皮帶秤，是實現配料過程分配流量自動控制及一混、二混加水自動控制的關鍵設備。改造前存在的主要問題：①分料室兩臺圓盤落料點與秤用輸送皮帶的落料點高度太大（>700mm），導致落料高度對秤直接產生較大的沖擊力，加上秤的有效稱量段太小（<500mm），落料高度的沖擊力直接影響了物料計量準確性，使高精度的電子皮帶秤在使用中成了一臺普通的物料輸送皮帶機，造成資源的浪費；②兩臺分料用的電子配料皮帶秤輸送流量設計偏小，為滿足燒結生產只好強行提高秤用皮帶速度，而造成電氣控制頻繁跳閘，嚴重影響設備的正常運行；③選用的兩臺稱量輸送皮帶機制造工藝粗糙，秤架結構單薄，剛度與穩定性較差，不適應130m²和180m²兩臺燒結機分料能力的擴大生產（原設計能力分料輸送最大流量僅為550t／h，而目前實際分料輸送需求能力分別為750t／h和900t／h）。由于改造前設備設計能力差異較大，造成輸送能力不能滿負荷滿足燒結生產需求。
     針對130（180）m²燒結機配料系統存在的以上問題，結合燒結生產發展需求和工藝特點，通過技術方案的比較和裝備改造及產品選型的反復論證，我們于2005年2月開始對該項目采用國內先進的秤體結構改造設計配備與國外新型具有總線制功能的稱重顯示儀表相結合，實現了一系列低成本自動化改造措施，做到了投資省、見效快、實用性強。

二、改造措施與實踐
    1. 將180m²燒結機分料室原有的兩臺電子配料皮帶秤秤體結構由原頭、尾輪中心距3500mm改為3700mm，有效稱量段距離不小于1000mm。考慮實際需求的最大流量，同時將原有的兩套秤用變頻調速電機減速機功率由4kW改為5.5kW和7.5kW，并與現有的變頻器功率（分別為7.5kVA和1lkVA）相匹配，實現自動調速控制的最佳效果。
    2. 根據兩臺燒結機分料能力的增大，改造設計中在刻意增強180m²燒結機分料室兩臺新秤的結構強度和機械性能的同時，加大了秤用皮帶的寬度，由原800mm改為1200mm，厚度10mm，確保秤用皮帶物料輸送不撒料，以提高其配料精度和使用壽命。
    3. 為保證秤體設備安裝高度和圓盤給料落料位置正確，經過精確計算，在確定電子配料皮帶秤輸送最大流量和同一料倉放料能力比例匹配的同時，對130m²燒結機生石灰倉、精粉倉下料斗和180m²燒結機分料室的兩個中和粉倉圓盤給料槽口位置及設備的安裝部位進行工藝改造，達到了提高其計量準確、配料控制精度好、防止物料懸空和保證物料均勻穩定的目的。
    4. 所有的電子配料皮帶秤改造設計為整機式結構，取消了原有的蝸輪蝸桿二級傳動裝置，統一采用先進的國內生產的單級直聯軸裝式驅動裝置。并盡量利用原有秤體安裝基礎（或安裝支架）和料倉空間位置進行新秤結構設計，不但節省了大筆工藝設備改造費用，而且加快了這些設備改造安裝的施工進度。
    5. 根據漣鋼ERP項目配料數據上網需求，這次改造選用了國外先進的帶MOD-BUS PLUS總線制的MW696型稱重智能顯示儀表。通過對原程序的改進和修改，直接通過數字通訊與PLC交換數據，完成數據通訊和采集，不但消除了由原模擬量數據通道轉換帶來的誤差，而且提高了配料控制精度，實現了配料數據上網管理功能。
    6. 控制部分采用現場總線方式采集稱量數據與稱重設定，克服了傳統4mA～20mA信號傳輸距離短、抗干擾能力差、數據轉換誤差大、施工不方便、必須采用成本高的模擬量采集模塊等缺點。通過現場總線通訊方式，比較充分地利用了二次儀表的智能化功能，除采集與遠程設定外，還可以由工作站完成一系列指令，即根據儀表反饋的稱量完成信號確定料批重量，根據儀表反饋的錯誤碼實現遠程觸發、上位PID計算及故障報警，可輕松完成清零去皮強制累積等功能。控制系統軟件設計上做到了信號的冗余采集，即來自稱重傳感器的信號一路由4mA～20mA通用模擬顯模塊采集，做為總線采集的冗余，一路通過現場總線采集。這樣，即使秤儀表上模擬量通道損壞，或者總線接口脫落與損壞，系統都能正常運行。在變頻器頻率給定上也做了冗余設計，既可通過PLC中編寫的PID控制程序模塊輸出頻率給定值由HMI畫面進行遠程設定，又可由秤儀表內帶的PID通過其輸出端子對變頻器頻率給定輸入端子傳送4mA～20mA信號。

 三、改造應用效果
    1. 裝備性能  通過我們科學合理的技術改進實踐，改造后的130（180）m²燒結機配料系統電子配料皮帶秤型號統一、規格明晰、結構緊湊、外觀新穎、性能優越、安裝省時、維修簡捷、操作方便。投運使用一年來的實踐證明，系統稱量準確，配料控制效果好，單機稱量準確度由改造前的±2.0%提高到±0.5%，系統配料累計控制誤差由改造前的4.5%減少到1.0%以內，改造后的130（180）m²燒結機配料系統與國內外同類裝備相比（如秤體結構、系統控制、功能特點、維護操作、技術指標、性能價格比等）達到了國內外先進水平。
    2. 自動控制水平  該系統采用低成本自動化改造，在改造設計中大膽選用國外進口的先進智能型稱重控制儀表，淘汰了比較落后的老式國產二次儀表，原自動控制配置改用MODBUS PLUS總線制方式與現有的QUENTUM PLC進行直接數據交換，完成數據采集與PLC指令下達，系統硬件先進合理。應用軟件設計獨特。數據采集模型與控制功能模塊化優化組合，系統邏輯控制、順序控制、聯鎖控制、單機回路控制和系統主程序控制聯網，并連鎖了配料系統設備與人身安全措施，創新性地設計了節能環保程序模塊，人機界面，信息共享，其自動控制技術的全面性和先進性達到國內先進水平。該系統采用的星形以太網拓撲結構，通信網絡TCP／IP五層模型，聯結三個工作站，既可對130（180）m²燒結機配料工藝流程進行實時監控和遠程監控，又可實現人機界面和在線設定、在線參數整定，進一步完善了燒結配料生產過程的統一調度指揮和崗位規范操作的先進生產管理模式。
    3. 技術經濟指標根據改造前后漣鋼燒結廠三燒車間有關生產統計資料和數據分析情況比較：
    （1）按配料準確度每提高1.0%對燒結礦成品率貢獻0.5%，改造后的2005年生產入爐燒結礦349.34萬噸，配料準確度比改造前的2004年提高了3.0%，則燒結礦產量提高了5.24萬噸；（2）燒結礦堿度穩定率2005年為92.01%，比公司目標計劃提高了2.01%，比改造前的2004年提高了2.27%；（3）燒結礦平均轉鼓強度由改造前的75%提高到改造后的76.13%，同時篩分指數比原來有較大改善，-5mm粒度級含量也明顯降低；（4）燒結礦合格率2005年為93.85%，比公司目標計劃提高1.85%，比改造前的2004年提高2.29%。
    所以，該系統改造后的2005年燒結生產的技術經濟指標也完全達到了國內同類先進水平，實踐證明，改造是成功的。

 四、系統原理與控制方式

    根據圖1所示，改造后130（180）m²燒結機各種原料（如熔劑、中和粉、焦粉、返礦等）通過圓盤給料機和料倉給料器與集料皮帶機之間安裝調試好的的電子配料皮帶秤稱量檢測后，可定時取得各原料流量反饋值的電壓信號，由稱重傳感器信號輸送至稱重控制儀表，經PI運算后再輸出4mA～20mA控制信號，或經MB+現場總線送至PLC有關模塊進行處理，與上位機設定值進行比較，由PLC完成PI運算，設定相關變頻器的輸出頻率；兩種PI運算經控制柜上的硬接線轉換開關進行選擇（也可通過上位機HMI畫面上的軟轉換開關選擇PLC—PI運算輸出或儀表PI運算輸出）。配料皮帶秤中測速編碼器（傳感器）是用來測量皮帶運輸原料速度的，通過被動輪的轉動距離轉換成皮帶上原料運行速度的脈沖信號送到稱重控制儀表，然后進行調節運算，實現自動控制流量大小的要求。系統工作方式有三種：一種是手動給料，即通過外部電位器給變頻器一個模擬電壓，以調節電動機的運行速度；第二種是自動給料，即通過稱重控制儀表鍵盤，任意給定所需給料量并通過給料量大小變化自動調整變頻器頻率（電動機的運行速度）；第三種是上位機遠程給定，由PLC通過模擬量模塊采集二次儀表輸出的4mA～20mA信號，或者經MB+現場總線方式完成PLC數據采集，這時給料設定就可由上位機HMI畫面來完成。三個工作站與PLC通過以太網相連并接人公司局域網，可靠完成配科數據采集、通訊及信息共享，并且具有與漣鋼ERP數據上網的生產管理功能。

五、改造設計的創新點
    1. 通過對130（180）m²燒結機配料（分料）電子皮帶秤在結構上的改造設計（見圖2），提高了秤