郭奔

(萊蕪鋼鐵集團(tuán)型鋼煉鐵廠，山東萊蕪271104)

摘 要:將智能稱量系統(tǒng)和帶死區(qū)時(shí)間的PID控制算法應(yīng)用于燒結(jié)配料系統(tǒng)的控制。采用智能稱量系統(tǒng)和帶死區(qū)PID控制算法，完成了萊鋼型鋼燒結(jié)配料系統(tǒng)的精準(zhǔn)配料控制。通過實(shí)踐證明，該技術(shù)的采用獲得了十分明顯的控制效果。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)配料；智能稱量系統(tǒng)；死區(qū)PID控制

燒結(jié)生產(chǎn)過程中配料的精確是會(huì)嚴(yán)重影響燒結(jié)礦的品質(zhì)。經(jīng)過實(shí)踐證明，在燒結(jié)配料時(shí)如果有偏差，燒結(jié)過程可能會(huì)無法正常進(jìn)行以及嚴(yán)重影響到燒結(jié)礦品質(zhì)的好壞。比如瀕加燃料的波動(dòng)在0.3左右時(shí)，燒結(jié)礦的強(qiáng)度和還原性會(huì)明顯下降;燒結(jié)礦的鐵含量和堿度變化會(huì)造成高爐爐溫和造渣的變化，更嚴(yán)重的，還會(huì)引起懸料、崩料等可能。本文著重介紹萊鋼燒結(jié)配料系統(tǒng)是如何例用智能稱量系統(tǒng)與帶死區(qū)PID控制算法的控制過程，來完成準(zhǔn)確配料的。

1系統(tǒng)控制概述

智能稱重系統(tǒng)是以擾動(dòng)燒結(jié)配料控制料流量檢測的。通過PLC中PID對物料流量調(diào)節(jié)和控制，將采集到的數(shù)據(jù)傳回PLC中，并依靠變頻器中的匹配比和輸出量來控制每條寬帶和螺旋饋線的電機(jī)控制頻率。通過變頻器對寬帶螺旋饋線電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制，也就是變向的控制了物料流量的變化?？驁D如下：

r（k）:計(jì)算機(jī)給定;e(k)：給定值和測量值的差; y（k）：測量值

2智能稱量系統(tǒng) 

2.1智能稱量系統(tǒng)拓樸結(jié)構(gòu)

萊蕪鋼鐵集團(tuán)(以下簡稱萊鋼)燒結(jié)配料系統(tǒng)由13個(gè)寬帶和2個(gè)螺旋給料機(jī)組成。為了使燒結(jié)配料的穩(wěn)定性不波動(dòng)，關(guān)鍵是流量的控制。萊鋼是以拉姆齊公司XR-2105p型流量控制設(shè)備來采集流量的。物料的瞬時(shí)流量Q·V(k/s)是膠帶機(jī)每單位長度的負(fù)荷值Q(kg/m)與膠帶機(jī)的速度Xm/s)的乘積。物料運(yùn)送時(shí)，由于膠帶機(jī)的不平穩(wěn)性和帶速隨時(shí)間的變化,t時(shí)間間隔的累積流量可用W=Q(t)VMdt積分公式表示。在公式中，以W-t間隔運(yùn)輸?shù)牟牧系睦鄯e測量(kg或t)、T材料的通過時(shí)間(s或h)、Q(t)帶的單位長度的材料質(zhì)量(kg/m或t/m)以及V(t)材料在帶上的運(yùn)行速度(m/s)。

通過公式可以看出，想要物料流動(dòng)保持相對穩(wěn)定，需要保證Q(t)的乘積和V(t)不變。也就是說，即使膠帶機(jī)上物料流量發(fā)生變動(dòng)，萊鋼也可以相應(yīng)地調(diào)整膠帶機(jī)的帶速。在該系統(tǒng)中，皮帶秤的速度是恒定的、不可調(diào)的,所以控制恒定的流量只能調(diào)節(jié)皮帶上物料的質(zhì)量，而質(zhì)量的變化只能通過改變變頻器的頻率來完成。改變寬帶和螺旋切割的速度。

2.2變頻器MB+網(wǎng)絡(luò)控制

每回逆變器發(fā)生斷電前后，系統(tǒng)都會(huì)進(jìn)行一次初始化，那么PLC會(huì)完成這次控制程序，程序框圖見圖3。

將通信卡連接到MB+網(wǎng)絡(luò)，分別控制13個(gè)寬帶機(jī)和2個(gè)螺旋調(diào)節(jié)饋電轉(zhuǎn)換器。讓每一個(gè)轉(zhuǎn)換器的擴(kuò)展卡上都設(shè)置硬件節(jié)點(diǎn)地址、通信協(xié)議、模式和接收和發(fā)送的字節(jié)數(shù)。PLC使用對寧寫”變頻器，包括開始和停止的操作，電機(jī)的開關(guān)和方向的控制，過程或斷層控制等等。在全球地位逆變器“讀”，包括信息，如功率、電壓、帶速、和理解變頻器和電機(jī)的操作。

3給料PID調(diào)節(jié)控制

通過變頻器的調(diào)節(jié)，使寬帶或螺旋給料機(jī)的速度改變，來調(diào)節(jié)物料的供給量。在萊鋼所需要的穩(wěn)定性和精度方面，以前的PID控制并不能保證。為了能實(shí)現(xiàn)控制效果簡單，所以萊鋼應(yīng)用了帶有死區(qū)的PID系統(tǒng)調(diào)控，因頻繁動(dòng)作和振動(dòng)所引起的振蕩系統(tǒng)超調(diào)也會(huì)隨之消除。控制原理，物料的瞬時(shí)流量反饋值y(k),g將V(kg/s)與計(jì)算機(jī)給出的r(K)進(jìn)行比較，通過PLC中帶死區(qū)的PI調(diào)整,用變頻器控制寬帶或螺旋的速度，以滿足穩(wěn)定材料的要求。其控制框圖見圖4。

3.1帶死區(qū)PID控制算法原理

帶死區(qū)的PID控制算式為

式中,e (%)是位置跟蹤偏差,e(k)=R(lc)-y(k) ,R(k) 由計(jì)算機(jī)設(shè)定量,y仏)是物料瞬時(shí)流量所反饋回來的數(shù)據(jù);e₀作為可以調(diào)整的參數(shù)，可以通過控制的工藝或?qū)嶋H經(jīng)驗(yàn)確定其調(diào)節(jié)的數(shù)值大小。如果e₀值太小，可以控制動(dòng)作過于頻繁,達(dá)到穩(wěn)定控制的目的對象;如果e₀太大,系統(tǒng)的滯后將會(huì)加大，在現(xiàn)場要求上是不能滿足的。

注意:在實(shí)際應(yīng)用中，帶死區(qū)的PID控制器通過PLC內(nèi)建軟模塊實(shí)現(xiàn)。

3.2控制特點(diǎn)

在此系統(tǒng)控制中,在同一干擾信號作用下,對傳統(tǒng)PID控制器和帶死區(qū)的PID控制器進(jìn)行仿真。

通過結(jié)果可以看出，帶死區(qū)的PID調(diào)節(jié)在響應(yīng)速度方面是比傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)具有優(yōu)勢的 前者能有效、快速調(diào)節(jié)現(xiàn)場的波動(dòng),但仍存在靜態(tài)誤差。傳統(tǒng)的PID調(diào)節(jié)不僅有20%的超調(diào)，而且系統(tǒng)的響應(yīng)速度也十分緩慢。然而，一旦系統(tǒng)發(fā)生波動(dòng)，就會(huì)引起不均勻的配料，導(dǎo)致燒結(jié)礦質(zhì)量的惡化。

4結(jié)語

由于智能稱重系統(tǒng)和帶死區(qū)的PID控制系統(tǒng)具備較強(qiáng)的不被干擾和穩(wěn)定性，在燒結(jié)行業(yè)自動(dòng)配料系統(tǒng)中能夠得到很好的應(yīng)用，所以對提高燒結(jié)礦質(zhì)量還是很有效的。

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