电石原料精确配料控制系统及方法技术方案

本发明专利技术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。本发明专利技术可以满足产品质量及大规模生产要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电石冶炼领域，尤其涉及一种电石原料精确配料控制系统及方法。
技术介绍
技术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。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。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术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。技术方案：本专利技术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：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；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。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：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。本专利技术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：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。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：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。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：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。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：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。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。进一步的，用户在HMI上操作启/停按键时，配料控制系统启/停。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。进一步的，所述HMI通过以太网与PLC传输数据。有益效果：本专利技术与现有技术相比，其显著优点是：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。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。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。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。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。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。附图说明图1是本专利技术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；图2是HMI操作界面；图3是HMI配料单。具体实施方式如图1所示，本实施例的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；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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电石原料精确配料控制系统，其特征在于：包括HMI、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。

【技术特征摘要】
1.一种电石原料精确配料控制系统，其特征在于：包括HMI、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。3.一种基于权利要求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...

【专利技术属性】
技术研发人员：王震淮，丁建宁，聂英权，
申请(专利权)人：江苏省冶金设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32