电石原料精确配料控制系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种电石原料精确配料控制系统，包括HMI、PLC、控制仪表、螺旋减量秤、手动插板阀和电动插板阀；HMI用于用户根据需求下发每一个批次混合料的配比和每小时配料总量参数至PLC；PLC用于根据HMI下发的配比和配料总量参数计算出每一种原料的设定流量，并传送至控制仪表；控制仪表用于根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实际流量，并计算其与设定流量的差值，根据差值调节螺旋减量秤的原料输送速度；螺旋减量秤用于根据控制仪表的控制进行给料，以及对已有的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表；手动插板阀和电动插板阀分别连接减量秤和控制仪表。本发明可以满足产品质量及大规模生产要求。
【专利说明】
电石原料精确配料控制系统及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电石冶炼领域，尤其涉及一种电石原料精确配料控制系统及方法。【背景技术】 [〇〇〇2] 技术
[0003]电炉生产电石的特点是必须加工处理大量的原料，而原料的各项指标稳定，首先是其化学成分和粒度组成的稳定，保证冶炼制度稳定，从而使原料和电力资源得以有效利用。原料准备的优劣，对炉况有着很大的影响。例如，电石冶炼中还原剂配入量是否合适，各种原料配比是否稳定是相当重要的。这不但决定于配料混合的均匀性和加料方式，更重要的是决定于原料的合适配比、称量的精确度。电石是靠兰炭还原的配比不合适、称量精度低，会在炉内出现还原剂过多或过少的区域，影响还原的顺利进行，破坏了电流分布，造成炉内温度不平衡。所以炉料制备质量在电石冶炼工艺中才是起决定性作用的，炉料是利用各种设备及配料秤组成。这些设备和配料系统的基本要求是连续不断地将规定配比的炉料投入炉内。由此可知，各种原料经称量、配料后入炉对电石的冶炼有着决定性的影响。
[0004]但是目前电石原料配料工艺中，大多数是一个间断的给料设备，而间断作业的给料设备仅有一个调节作用:即改变原料加入配料仓的速度。因此这种给料设备有以下二种控制方式选择。第一:以固定不变的速度送料，直到达到规定的一次称量值，然后关停供料装置。第二:一次称量中大部分原料用最大速度供料，然后将供料装置改换为低速操作制度，直到一次称量规定值关闭供料装置。这两种控制方式存在以下缺点:即配料误差大、生产效率低，不能满足大规模生产所需的大量上料批数的要求，不能连续生产。
【发明内容】
[0005]发明目的:本发明针对现有技术存在的问题，提供一种电石原料精确配料控制系统及方法，可以满足产品质量及大规模生产要求，实现连续生产。
[0006]技术方案:本发明所述的电石原料精确配料控制系统包括HMI(Human Machine Interface，人机界面)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、控制仪表、螺旋减量秤、手动插板阀和电动插板阀；其中:
[0007]HMI用于用户根据需求下发每一个批次混合料的配比和每小时配料总量参数至 PLC；
[0008]PLC连接HMI，用于根据HMI下发的配比和配料总量参数计算出每一种原料的设定流量，并传送至控制仪表；
[0009]控制仪表连接PLC和螺旋减量秤，内设有PID调节器、WIC(Weigh Indicate Control，重量显示控制器)和WIT(Weigh Indicate Transmit，重量显示变送器)，用于根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实际流量，并计算实际流量与PLC计算的设定流量的差值，根据差值调节螺旋减量秤的原料输送速度，实现精确配料;控制仪表还用于将螺旋减量秤返回的原料实际重量与预先设定的重量上、下限值进行比较和判别，超过上、下限值时，则控制电动插板阀关闭，停止给料，实现向称重料斗内间断给料；
[0010]螺旋减量秤连接控制仪表，用于根据控制仪表的控制进行给料，以及对已有的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表；[〇〇11]手动插板阀和电动插板阀分别连接减量秤和控制仪表，当手动插板阀打开时，可进行手动操作给料。
[0012]进一步的，所述螺旋减量秤包括称重控制料斗、变频器和螺旋输送机，其中:
[0013]所述称重控制料斗上设有称重传感器，用于对称重控制料中的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表；
[0014]所述变频器连接控制仪表和螺旋输送机，用于根据控制仪表的输出调节螺旋输送机的转速，使原料实际流量实时地跟踪原料设定流量。
[0015]本发明提供的基于上述电石原料精确配料控制系统的控制方法，包括:
[0016]用户根据需求通过HMI下发每一个批次混合料的配比和每小时配料总量参数至 PLC；[〇〇17] PLC根据HMI下发的配比和配料总量参数计算出每一种原料的设定流量，并传送至控制仪表；
[0018]螺旋减量秤对内部的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表；
[0019]控制仪表根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实际流量，并计算实际流量与PLC计算的设定流量的差值，根据差值调节螺旋减量秤的原料输送速度，实现精确配料；
[0020]控制仪表将螺旋减量秤返回的原料实际重量与预先设定的重量上、下限值进行比较和判别，当超过上、下限值时，则控制电动插板阀关闭，停止给料，实现向称重料斗内间断给料；[0021 ]螺旋减量秤根据控制仪表的控制进行给料；[〇〇22]当手动插板阀打开时，进行手动操作给料。
[0023]进一步的，所述螺旋减量秤对内部的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表，具体包括:
[0024]所述螺旋减量秤通过设置称重传感器对称重控制料斗内的实际原料进行称重，并对称重传感器的实际原料重量值进行分量信号采样，并将采样的分量信号发送至控制仪表。
[0025]进一步的，所述控制仪表根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实际流量，具体包括:
[0026]控制仪表通过内部的PID，根据采集的原料实际重量的分量信号，计算出分量信号在单位时刻的变化作为瞬时流量，再根据瞬时流量变换为每小时的实际流量。
[0027]进一步的，所述根据差值调节螺旋减量秤的原料输送速度，具体包括:
[0028]控制仪表根据差值调节螺旋减量秤的螺旋输送机的转速，进而调节原料输送速度，使原料实际流量实时地跟踪原料设定流量。
[0029]进一步的，当电动插板阀打开向称重料斗内给料时，PLC通过控制仪表锁定螺旋输送机转速为给定值，直至电动插板阀关闭信号再次出现。
[0030]进一步的，用户在HMI上操作启/停按键时，配料控制系统启/停。
[0031]进一步的，配料控制系统的启动和停止采用顺停逆启的控制方式。[〇〇32]进一步的，所述HMI通过以太网与PLC传输数据。[〇〇33]有益效果:本发明与现有技术相比，其显著优点是:
[0034]1、通过该系统的混合料能够达到生产需求，且系统结构简单，过程可控，解决了电石炉冶炼对各种原料配比的精确要求，对于保证产品质量和生产线连续作业有一定作用。
[0035]2、应用与生产中能使操作变得十分简单，减少工人的劳动负荷，有效地提高产品质量，降低生产成本。
[0036]3、采用了 PLC控制技术，扩展容易；可以和电炉控制系统通过以太网加以连接，实现整个系统的计算机管理，并可通过网络实现多过配料系统的集中控制。
[0037]3、采用新颖的减量秤，配合配料控制软件包实现原料传输、配料控制、配方设计、 生产数据管理等功能。[〇〇38]4、用户在其友好的HMI人机接口界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。
[0039]5、为操作工提供了图文并茂、形象直观的操作环境，可以方便地与各种软件和用户程序组合到一起建立友好的人机界面，满足实际需要。【附图说明】
[0040]图1是本发明提供的电石原料精确配料控制系统的一个实施例的系统框图；[0041 ] 图2是HMI操作界面；
[0042] 图3是HMI配料单。【具体实施方式】[〇〇43]如图1所示，本实施例的电石原料精确配料控制系统包括HM1、PLC、控制仪表、螺旋减量秤、手动插板阀和电动插板阀；其中:HMI用于用户根据需求下发每一个批次混合料的配比和每小时配料总量参数至PLC;PLC连接HMI，用于根据HMI下发的配比和配料总量参数计算出每一种原料的设定流量，并传送至控制仪表;控制仪表连接PLC和螺旋减量秤，内设有PID调节器、WIC(Weigh Indicate Control，重量显不控制器)和WIT(Weigh Indicate Transmit，重量显示变送器)，用于根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实际流量，并计算实际流量与PLC计算的设定流量的差值，根据差值调节螺旋减量秤的原料输送速度，实现精确配料;控制仪表还用于将螺旋减量秤返回的原料实际重量与预先设定的重量上、下限值进行比较和判别，超过上、下限值时，则控制电动插板阀关闭，停止给料，实现向称重料斗内间断给料;螺旋减量秤连接控制仪表，用于根据控制仪表的控制进行给料，以及对已有的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表； 手动插板阀和电动插板阀分别连接减量秤和控制仪表，当手动插板阀打开时，可进行手动操作给料。
[0044]其中，螺旋减量秤包括称重控制料斗、变频器和螺旋输送机;称重控制料斗上设有称重传感器，用于对称重控制料中的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表;变频器连接控制仪表和螺旋输送机，用于根据控制仪表的输出调节螺旋输送机的转速，使原料实际流量实时地跟踪原料设定流量。
[0045]本实施例的电石原料精确配料控制方法基于上述的控制系统，该方法包括以下步骤:
[0046]S1、用户根据需求通过HMI下发每一个批次混合料的配比和每小时配料总量参数至 PLC。[〇〇47] 其中，如图2和图3所示，HMI主要用于用户设置各种参数，还可以在HMI上操作启/ 停按键，使配料控制系统启/停。配料控制系统的启动和停止采用顺停逆启的控制方式。启动、停止、打开、关闭等指令均由PLC程序软件和控制仪表固件程序实现，实用性强。HMI还可以进行组态、编程和数据管理，可形成所需的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。[〇〇48] S2、PLC根据HMI下发的配比和配料总量参数计算出每一种原料的设定流量，并传送至控制仪表。[〇〇49] 其中，HMI通过以太网与PLC传输数据。
[0050]S3、螺旋减量秤对内部的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表。[0051 ]该步骤具体包括:螺旋减量秤通过设置称重传感器对称重控制料斗内的实际原料进行称重，并对称重传感器的实际原料重量值进行分量信号采样，并将采样的分量信号发送至控制仪表。[〇〇52]S4、控制仪表根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实际流量，并计算实际流量与PLC计算的设定流量的差值，根据差值调节螺旋减量秤的原料输送速度，实现精确配料。[〇〇53]其中，该步骤具体包括:(1)控制仪表通过内部的PID((比例-积分-微分控制器)， 根据采集的原料实际重量的分量信号，计算出分量信号在单位时刻的变化作为瞬时流量， 再根据瞬时流量变换为每小时的实际流量。(2)计算实际流量与PLC计算的设定流量的差值.(3)根据差值调节螺旋减量秤的螺旋输送机的转速，进而调节原料输送速度，使原料实际流量实时地跟踪原料设定流量。原料实际重量是实时采集的，从而计算得到实时的实际流量，然后根据实际流量和设定流量来实时调节给料速度，使实际流量始终准确地符合设定流量，从而实现精确配料。[〇〇54]S5、控制仪表将螺旋减量秤返回的原料实际重量与预先设定的重量上、下限值进行比较和判别，当超过上、下限值时，则控制电动插板阀关闭，停止给料，实现向称重料斗内间断给料，当未超过上、下限值时，则控制电动插板阀打开，继续给料。
[0055]其中，当电动插板阀打开向称重料斗内给料时，PLC通过控制仪表锁定螺旋输送机转速为给定值，直至电动插板阀关闭信号再次出现。
[0056]S6、螺旋减量秤根据控制仪表的控制输出进行给料。[〇〇57]S7、当手动插板阀打开时，进行手动操作给料。[〇〇58]以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种电石原料精确配料控制系统，其特征在于:包括HM1、PLC、控制仪表、螺旋减量 秤、手动插板阀和电动插板阀；其中:HMI用于用户根据需求下发每一个批次混合料的配比和每小时配料总量参数至PLC;PLC连接HMI，用于根据HMI下发的配比和配料总量参数计算出每一种原料的设定流量， 并传送至控制仪表；控制仪表连接PLC和螺旋减量秤，用于根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部 的PID计算得到每小时的实际流量，并计算实际流量与PLC计算的设定流量的差值，根据差 值调节螺旋减量秤的原料输送速度，实现精确配料;控制仪表还用于将螺旋减量秤返回的 原料实际重量与预先设定的重量上、下限值进行比较和判别，超过上、下限值时，则控制电 动插板阀关闭，停止给料，实现向称重料斗内间断给料；螺旋减量秤连接控制仪表，用于根据控制仪表的控制进行给料，以及对已有的实际原 料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表；手动插板阀和电动插板阀分别连接减量秤和控制仪表，当手动插板阀打开时，可进行 手动操作给料。2.根据权利要求1所述的电石原料精确配料控制系统，其特征在于:所述螺旋减量秤包 括称重控制料斗、变频器和螺旋输送机，其中:所述称重控制料斗上设有称重传感器，用于对称重控制料中的实际原料进行称重，并 将原料实际重量发送至控制仪表；所述变频器连接控制仪表和螺旋输送机，用于根据控制仪表的输出调节螺旋输送机的 转速，使原料实际流量实时地跟踪原料设定流量。3.—种基于权利要求1或2所述的电石原料精确配料控制系统的控制方法，其特征在于 该方法包括:用户根据需求通过HMI下发每一个批次混合料的配比和每小时配料总量参数至PLC;PLC根据HMI下发的配比和配料总量参数计算出每一种原料的设定流量，并传送至控制 仪表；螺旋减量秤对内部的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表；控制仪表根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实 际流量，并计算实际流量与PLC计算的设定流量的差值，根据差值调节螺旋减量秤的原料输 送速度，实现精确配料；控制仪表将螺旋减量秤返回的原料实际重量与预先设定的重量上、下限值进行比较和 判别，当超过上、下限值时，则控制电动插板阀关闭，停止给料，实现向称重料斗内间断给 料；螺旋减量秤根据控制仪表的控制进行给料；当手动插板阀打开时，进行手动操作给料。4.根据权利要求3所述的电石原料精确配料控制方法，其特征在于:所述螺旋减量秤对 内部的实际原料进行称重，并将原料实际重量发送至控制仪表，具体包括:所述螺旋减量秤通过设置称重传感器对称重控制料斗内的实际原料进行称重，并对称 重传感器的实际原料重量值进行分量信号采样，并将采样的分量信号发送至控制仪表。5.根据权利要求4所述的电石原料精确配料控制方法，其特征在于:所述控制仪表根据螺旋减量秤返回的原料实际重量，通过内部的PID计算得到每小时的实际流量，具体包括:控制仪表通过内部的PID，根据采集的原料实际重量的分量信号，计算出分量信号在单 位时刻的变化作为瞬时流量，再根据瞬时流量变换为每小时的实际流量。6.根据权利要求3所述的电石原料精确配料控制方法，其特征在于:所述根据差值调节 螺旋减量秤的原料输送速度，具体包括:控制仪表根据差值调节螺旋减量秤的螺旋输送机的转速，进而调节原料输送速度，使 原料实际流量实时地跟踪原料设定流量。7.根据权利要求3所述的电石原料精确配料控制方法，其特征在于:当电动插板阀打开 向称重料斗内给料时，PLC通过控制仪表锁定螺旋输送机转速为给定值，直至电动插板阀关 闭信号再次出现。8.根据权利要求3所述的电石原料精确配料控制方法，其特征在于:用户在HMI上操作 启/停按键时，配料控制系统启/停。9.根据权利要求8所述的电石原料精确配料控制方法，其特征在于:配料控制系统的启 动和停止采用顺停逆启的控制方式。10.根据权利要求3所述的电石原料精确配料控制方法，其特征在于:所述HMI通过以太 网与PLC传输数据。
【文档编号】G01G19/38GK106017636SQ201610523224
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月6日
【发明人】王震淮, 丁建宁, 聂英权
【申请人】江苏省冶金设计院有限公司