CN102103370B - 一种烧结混合料料槽料位控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种烧结混合料料槽料位控制方法，属于冶金烧结生产控制技术领域。技术方案是：使用数组跟踪记录混合料在整个配料流程中的重量分布，以及预测料槽排出料重量，动态预测料位变化趋势，提前调整混合料量，消除系统大滞后带来的控制误差；加长料槽重量检测数据滤波周期，减少控制波动。本发明使用数组跟踪记录混合料在整个配料流程中的重量分布，以及预测料槽排出料重量，动态预测料位变化趋势，为提前调整混合料量提供了手段，消除系统大滞后带来的控制误差；加长料槽重量检测数据滤波周期，有效减少了控制波动；控制参数具有实际推导意义，调试方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种烧结混合料料槽料位控制方法，属于冶金烧结生产控制技术领域。
背景技术
烧结生产是将含铁粉状原料加工成块状烧结矿的过程，以满足高炉炼铁生产，生产中要将各种原料混合在一起，称为混合料，输送给烧结机烧结成块状。基本工艺过程是在配料室将各种所需粉状原料通过给料设备按比例投放到皮带上，经混合设备混合制粒形成混合料，再用皮带输送到混合料槽缓冲，混合料槽下部有圆辊给料器将混合料排放到烧结机台车上点燃烧结成块状。现代化的烧结机作业是连续进行的，要求混合料的供应也要保持连续，混合料在混合料槽中要保持一定的量，当配料环节发生波动时保证混合料的供应不断续不堆料。因此要控制混合料料槽料位，满足烧结生产的连续进行。混合料槽料位的检测是通过对料槽中料的重量检测实现的，保持料槽料位稳定即保持料槽中重量稳定。工艺设计中，混合料槽设计成一个大型料斗电子称。通常由操作人员通过人工调整混合料配料量使料槽料位保持在一个区间，对操作工经验要求较高，劳动强度较大。现在一些控制系统中尝试使用PID控制，但由于以下原因效果均不理想。1、配料流程是一个大滞后系统，配料室配料后要经过较长时间才能到达混合料槽，这个时间在不同的工厂条件下会有不同，一般在十几分钟到几十分钟，系统滞后较大。简单的PID控制常会造成断料或堆料，不得不人工干预。2、混合料槽重量计量因环境恶劣灵敏度不高。直接使用料槽重量做控制目标值会有较大误差。3、混合料量设定值的变化直接造成各种原料配料设定值的变化，频繁的较大波动影响混合料成分的稳定性。
发明内容
本发明目的是提供一种烧结混合料料槽料位控制方法，消除系统大滞后带来的控制误差，有效减少了控制波动，调试方便，解决背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：
一种烧结混合料料槽料位控制方法，使用数组跟踪记录混合料在整个配料流程中的重量分布，以及预测料槽排出料重量，动态预测料位变化趋势，提前调整混合料量，消除系统大滞后带来的控制误差；加长料槽重量检测数据滤波周期，减少控制波动。
更具体的工艺步骤：1、建立一个料槽重量数组，以秒为单位连续记录一段时间内料槽的重量；2、建立一个混合料重量数组，记录混合料从配料室开始到混合料槽的重量，按每秒时间段记录混合料重量并不断更新，随着混合料在配料流程中前进，数据在数组中前移；3、计算混合料进入料槽前一段时间内的重量，计算数组最后连续多个元素的数据和即为此时间段内即将进入料槽的混合料重量；4、推算相同时间段内混合料槽排出料的重量（这个量是无法计量的），用烧结机当前的运转速度和台车几何尺寸计算即将排出料的体积，乘以理论堆比重，得到预测的排出料的重量；5、预测混合料槽进出料量差，计算上述时间段内进料出料差，由于预测出料值与实际重量会有误差，直接计算的进出料差不能反映实际情况，在原料成分不发生变化或变化微小时，预测出料值与实际重量误差是稳定的，因此，稳态时实际进出料差值与预测值是在一定范围内稳定的，即，当预测的差值发生变化时，进出料重量不再平衡；6、取控制周期为T,T为60s的整数倍；7、利用料槽重量数组计算当前60s内平均重量，作为控制反馈值Gpv；8、控制算法如下：
比例控制输出=（Gsp-Gpv）╳KP
积分控制输出=（Gsp-Gpv）╳KP/KI
微分控制输出=△Ｅ＇ ╳ KD
控制输出=上周期控制输出+比例控制输出+积分控制输出+微分控制输出
其中: Gsp为料位设定值
Gpv为经滤波的料位反馈值
△Ｅ＇=（上周期预测进出料差值－本周期预测进出料差值）
比例系数 KP以（T/系统滞后时间）为基数调整
积分系数 KI>1
微分系数 KD以（1/预测的周期数）为基数调整。
本发明基于PLC控制系统实现控制，即可以独立自成系统，与配料及烧结机系统的数据交换通过通讯实现，也可嵌入配料系统中，作为其中控制功能的一部分实现。
本发明的有益效果：本发明使用数组跟踪记录混合料在整个配料流程中的重量分布，以及预测料槽排出料重量，动态预测料位变化趋势，为提前调整混合料量提供了手段，消除系统大滞后带来的控制误差；加长料槽重量检测数据滤波周期，有效减少了控制波动；控制参数具有实际推导意义，调试方便。
附图说明
图1为本发明实施实例的控制流程框图。
具体实施方式
以下结合附图，通过实施例对本发明作进一步说明。
一种烧结混合料料槽料位控制方法，包括如下工艺步骤：1、建立一个料槽重量数组，以秒为单位连续记录一段时间内料槽的重量；2、建立一个混合料重量数组，记录混合料从配料室开始到混合料槽的重量，按每秒时间段记录混合料重量并不断更新，随着混合料在配料流程中前进，数据在数组中前移；3、计算混合料进入料槽前一段时间内的重量，计算数组最后连续多个元素的数据和即为此时间段内即将进入料槽的混合料重量；4、推算相同时间段内混合料槽排出料的重量（这个量是无法计量的），用烧结机当前的运转速度和台车几何尺寸计算即将排出料的体积，乘以理论堆比重，得到预测的排出料的重量；5、预测混合料槽进出料量差，计算上述时间段内进料出料差，由于预测出料值与实际重量会有误差，直接计算的进出料差不能反映实际情况，在原料成分不发生变化或变化微小时，预测出料值与实际重量误差是稳定的，因此，稳态时实际进出料差值与预测值是在一定范围内稳定的，即，当预测的差值发生变化时，进出料重量不再平衡；6、取控制周期为T,T为60s的整数倍；7、利用料槽重量数组计算当前60s内平均重量，作为控制反馈值Gpv；８、控制算法如下：
比例控制输出=（Gsp-Gpv）╳KP
积分控制输出=（Gsp-Gpv）╳KP/KI
微分控制输出=△Ｅ＇ ╳ KD
控制输出=上周期控制输出+比例控制输出+积分控制输出+微分控制输出
其中: Gsp为料位设定值
Gpv为经滤波的料位反馈值
△Ｅ＇=（上周期预测进出料差值－本周期预测进出料差值）
比例系数 KP以（T/系统滞后时间）为基数调整
积分系数 KI>1
微分系数 KD以（1/预测的周期数）为基数调整。
本实施例基于PLC控制系统实现控制，集成在配料系统中，与烧结机系统的数据交换通过通讯实现。
具体的实施例：
1、硬件系统为AB Rslogix5000 PLC系统，控制区域为配料系统全部；
2、在PLC系统中按流程图建立数组、编写程序代码；实测系统滞后时间为681秒；
3、预测的进出料时间段取600秒；
4、控制周期T为60秒；
5、料位的测量范围为0-90吨，设定值为45-50吨之间；
6、经调试，比例系数取0.15，积分系数取1.2，微分系数0.1；
7、使用此方法后，料位的波动范围由原来的±5吨降低为±3吨。
Claims (2)
1.一种烧结混合料料槽料位控制方法，其特征是：使用数组跟踪记录混合料在整个配料流程中的重量分布，以及预测料槽排出料重量，动态预测料位变化趋势，提前调整混合料量，消除系统大滞后带来的控制误差；加长料槽重量检测数据滤波周期，减少控制波动；更具体的工艺步骤：
（1）、建立一个料槽重量数组，以秒为单位连续记录一段时间内料槽的重量；（2）、建立一个混合料重量数组，记录混合料从配料室开始到混合料槽的重量，按每秒时间段记录混合料重量并不断更新，随着混合料在配料流程中前进，数据在数组中前移；（3）、计算混合料进入料槽前一段时间内的重量，计算混合料重要数组最后连续多个元素的数据和此时间段内即将进入料槽的混合料重量；（4）、推算相同时间段内混合料槽排出料的重量，用烧结机当前的运转速度和台车几何尺寸计算即将排出料的体积，乘以理论堆比重，得到预测的排出料的重量；（5）、预测混合料槽进出料量差，计算上述时间段内进料出料差，由于预测出料值与实际重量会有误差，直接计算的进出料差不能反映实际情况，在原料成分不发生变化或变化微小时，预测出料值与实际重量误差是稳定的，因此，稳态时实际进出料差值与预测值是在一定范围内稳定的，即，当预测的差值发生变化时，进出料重量不再平衡；（6）、取控制周期为T,T为60s的整数倍；（7）、利用料槽重量数组计算当前60s内平均重量，作为控制反馈值Gpv；（8）、控制算法如下：
比例控制输出=（Gsp-Gpv）╳KP
积分控制输出=（Gsp-Gpv）╳KP/KI
微分控制输出=△Ｅ＇ ╳ KD
控制输出=上周期控制输出+比例控制输出+积分控制输出+微分控制输出
其中: Gsp为料位设定值
Gpv为经滤波的料位反馈值
△Ｅ＇=（上周期预测进出料差值－本周期预测进出料差值）
比例系数 KP以（T/系统滞后时间）为基数调整
积分系数 KI>1
微分系数 KD以（1/预测的周期数）为基数调整。
2.根据权利要求1所述之烧结混合料料槽料位控制方法，其特征在于该控制方法基于PLC控制系统实现控制，即独立自成系统，与配料系统及烧结机系统的数据交换通过通讯实现，或嵌入配料系统中，作为其中控制功能的一部分实现。
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