【摘要】

　　生料、熟料配料控制既是水泥生产工艺过程控制和质量控制的关键环节，也是实现水泥生产过程自动控制和配料方案准确实施的重要技术手段。因此，在水泥生产中大力推广先进的生料、熟料配料控制系统，不仅能提高水泥配料质量和生产效率，而且可以减轻操作工人的劳动强度、降低生产成本。针对我国水泥生产现状，根据中小型水泥生产的特点以及配料生产存在的自动化程度低、实时监控性差、生产效率低等问题。首先，本文确定以生料配料系统为研究对象，对目前水泥生料、熟料配料系统作了概述，然后从实际应用角度出发确定了由工业控制计算机和定量电子皮带秤组成的生料配料集散控制系统总体方案。

　　【关键词：生料配料、熟料配料、定量电子皮带秤、集散型控制系统】

1.系统组成

　　日月科技发展集团是国内较早从事水泥建材控制系统研发、生产、服务一体的高新技术企业。其自主研发的集散型计算机配料控制系统由定量电子皮带秤、中央控制室控制机柜、工控计算机控制系统三大系统组成。SM40C—2000集散型计算机自动配料控制系统是日月研发的第三代高性能控制系统。它以SM40-2000系列配料控制器(CANBUS总线或485总线)为核心，开创了“配料控制器(独立配料控制)+时序控制电路)+ 上位机网络化管理(上位机网络数据库管理系统)”的独特新颖的工作模式。具有较高可靠性和长期稳定性;实现了分散控制，集中管理。具备以往中小型配料控制系统采用PLC无法实现的管理功能。系统配置如下：

　　(1)SMC2000型定量电子皮带秤

　　(2)变频调速控制器

　　(3)SM18HE—B(SM8B)型高精度称重传感器

　　(4)SM39SP主测速传感器

　　(5)SM39WL辅测速传感器(选件)

　　(6)SM39PP跑偏传感器(选件)

　　(7)SM40—2000系列配料控制器(即下位机)

　　(8)标准工业控制计算机(即上位机)

　　(9)SMC—2000—QD型强电控制柜

　　(10)SMC—2000—RD型弱电控制柜

　　(11)JJW精密交流净化电源

　　整个系统根据配料点的多少配置若干台SMC2000型定量电子皮带秤和变频调速控制器，每一个下位机可独立控制一台调速秤，若干台下位机通过通讯网络与上位机相连由上位机进行集中控制管理。强电控制柜与下位机及变频调速控制器构成一体，同上位机一起放置于计算机控制室内。整个系统结构紧凑，连线规范整齐，外形美观大方，操作简单。

2.系统概述

　　SM40C—2000集散型计算机自动配料控制系统是日月科技发展集团研制开发的第三代水泥生料、熟料计算机自动配料系统。该系统总结了本所传感器及水泥控制领域多年的实践经验，在充分消化吸收德国、日本等国家知名公司技术的基础上，采取高起点，博采众长，采用了当今工业控制领域最先进的集散控制方案，将整个系统的危险性分解到最小限度，从而最大程度地保证了整个系统的可靠性。

　　所谓集散控制，即分散控制、集中管理。分散控制，即多CPU控制，每一个CPU独立完成自己特定的工作，彼此之间互不影响，即使整个系统中某一个控制点发生故障，也不会影响到其他控制点的正常工作，这就实现了把整个系统的危险性分解到最小限度。集中管理，即由一台称作上位机的工业控制计算机负责协调多个分散控制的CPU，使它们在统一调度下正常工作，并对各个分散控制点进行巡回检测，完成联控、群控、报警、统计、管理等功能。正是因为集散控制系统具有以上不可替代的优越性、可靠性、灵活性，所以集散控制系统在当今工业控制领域独受青睐，越来越为人们所普遍接受。蚌埠日月仪器研究所研制生产的SM40C—2000集散型计算机自动配料控制系统，充分体现了现代自动控制技术的高性能、高可靠性、高精度，是目前水泥配料系统中技术最先进、功能最完善的配料系统。

　　本系统由SMC2000型定量电子皮带秤、原装进口变频控制器、SM40—2000系列配料控制器(即下位机)、工业控制计算机(即上位机)等组成。该系统组合灵活、扩展方便、秤群配置最多可达32台;可实现一主机控制一磨(组)、二磨(组)、三磨(组)，现场安装方便、维护维修简单、集强电柜与计算机控制于一体。上位机可以放置在控制现场，也可以放置在化验室或生产管理办公室。由于该系统采用工业PC作为上位机，因此系统统计、管理功能极强，用户界面十分友好。操作人员只需稍加培训即可独立上岗操作。

3.系统功能特点

　　(1)本系统的上位机采用标准工业控制计算机：E5300双核CPU、1G内存、160G防护硬盘、19"液晶显示器、标准键盘，可选配打印机。

　　(2)系统下位机采用工业控制模块化设计，集A/D、D/A、I/0、强电控制于一体，采用P89C55WD工业级CPU，薄膜面板，高亮LED数显，输入输出全浮空光电隔离，不掉电设计，Watchdog看门狗，保证抗干扰、不停机，采用抽屉式结构，便于安装调试和维护。

　　(3)上位机与下位机之间通过串行RS485 (或CAN总线)通讯接口实现数据或控制指令的相互传送，冗错设计，扩展方便，连线简单，控制点间隔可达1000m。

　　(4)上位计算机集中管理控制，下位机独立控制，变频控制器直接控制等三级控制并存，杜绝因计算机配料系统故障而影响生产。

　　(5)计算机电源可在180～240VAC范围内正常工作，系统抗干扰能力强，能在恶劣环境下长期连续可靠工作。

　　(6)系统上位机采用中文WINDOWS平台，界面友好，功能丰富，全中文菜单以及在线帮助，简单方便、易学，容易掌握。

　　(7)定量电子皮带秤的特点如下：秤体采用全悬浮双托辊机构，无机械传力框架，高精度、高可靠、免维护;运用电子检测和机械技术对皮带秤运行进行全方位监测与保护。脉冲数字化传感器双测速机构，皮带电子跑偏传感器，精确测速，皮带跑偏、打滑自纠装置。独特下料口及内外清扫装置，皮带长期运行无划损。自纠偏及恒重机构保证皮带张力恒定，不跑偏。申克型轴装电机，适用于变频调速。

4.技术指标

　　(1)系统控制精度: ±0.5%

　　(2)系统计量精度: ±0.5%

　　(3)配比调整精度: ±0.1%

　　(4)台时产量范围: 0.1-1000吨/小时

　　(5)环境温度: -10℃～+45℃

　　(6)相对湿度: 0-90%RH(无凝结)

　　(7)电网电压: 380V±10%，220V±10%;5OHz

5.控制软件描述

　　(1)系统可进行挂码标定、自动速度标定和实物跑料标定。其中速度标定只需在安装时标定一次即可，若选用较高精度的调速秤体可免去实物跑料标定。

　　(2)系统不仅可实时精确地显示各秤体的物料流量，还能显示各秤体的皮带运转速度、秤体上物料的段重量以及其他参数。

　　(3)系统下位机采用Watchdog抗干扰电路，具有很好的抗干扰性能。

　　(4)系统可在线修改台时产量、各秤体物料配比，自动计算流量设定值。

　　(5)系统具有秤体流量上限报警、下限报警、速度报警及同种报警持续3分钟后自动连锁停机功能，断料自动停机，声光报警。

　　(6)系统下位机具有电池掉电保护功能，数据保存时间可达十年。

　　(7)系统上位机可查询、打印十年内任一天某班统计报表、配比报表，统计任何一段时间内的产量、原料用量。

　　(8)系统上位机与下位机采用串行RS485(或CAN总线)通讯网络。上位机可通过动态网络或多用户系统构成全厂总控系统。

6.拓扑图

　　对于生料配料生产线，每条生产线一般由4台皮带秤组成，分别是石灰石、砂岩、铁矿石、煤炭组成;而对于熟料生产线，每条线一般由4台皮带秤组成，分别是磨头计量秤、熟料计量秤、石膏计量秤、石灰石计量秤，其控制结构图见图一。由日月科技发展集团研发的全自动生产线配料控制系统的控制原理图见图二。

图一：系统结构图

图二：控制原理图

7.系统工艺流程

　　在该系统工艺流程中，我们还提供料仓称重、水泥散装计量、原料进厂计量、水泥罐车出厂计量(汽车衡)等全套解决方案。

8.方案选型

　　由我单位研发的水泥厂生料熟料配料生产线系统，按控制类型可以分为以下三类：

　　(1)CAN总线型架构：SMTX-CE100总线网关、SM40-2100总线配料控制器、SM40数字化传感器

　　(2)485总线型架构：SM40-485通讯转换器、SM40-2000Y配料控制器(液晶)、称重、速度传感器

　　(3)485总线型架构：SM40-485通讯转换器、SM40-2005配料控制器(数码)、称重、速度传感器