CN202786365U - 金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统 - Google Patents

Abstract

一种金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，对金属镁炉料球团压制及强度控制的输料螺旋、预压机、压球机主机、压球机对辊液压泵等所有相关设备进行自动调节与控制，从而达到自动控制金属镁炉料球团的压制及强度工序的作业，使炉料球团的压制强度处于处于稳定状态。本实用新型采用PLC编程模块，通过双PID调节的方法，通过电流互感器对电流采样，经过电流变送器后，送入PLC编程模块里进行计算；根据程序计算结果，通过变频器控制螺旋输送机和预压机的转速，并通过电流互感器控制各设备的电流，使送料螺旋输送机、预压机、压球机、压球机对辊液压泵的电流和转速关系，符合比例函数关系，并按照该比例函数关系进行自动调节，保证送料量的稳定性和炉料球团的压制强度，从而达到炉料球团压制及强度自动控制的目的。同时系统针对压球机主机的对辊液压控制系统容易出现因供料量过大和颗粒过大造成的主机噎机现象，编写了模拟人工盘转皮带轮的故障处理程序，代替人工盘转皮带轮处理噎机故障。

Description

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统

技术领域

本发明属于金属镁炉料工序中炉料球团压制及强度自动控制的技术领域，涉及炉料工序炉料输送、炉料球团压制、炉料球团强度控制系统，尤其涉及一种用于金属镁炉料球团的压制及强度控制的自动控制系统。 

背景技术

目前在我国金属镁冶炼行业中，炉料球团压制及强度自动控制主要依靠采用人工手动调节的方式。其基本原理是根据压球机电流的变化，对组成压球机系统的其它设备：送料螺旋输送机、预压机的转速和电流进行互锁调节，从而达到调节压球机电流的方法，来控制炉料球团强度的目的。 

金属镁粉压球机，其特点是成型压力大、主机转数可调、配有螺旋送料装置。金属镁压球机压球机主机由电磁调速电机提供动力，经皮带轮、圆柱齿轮减速机，通过棒销联轴器传至主动轴。主动轴与被动轴通过开式齿轮保证同步运行。被动轴承座后边装有液压装置。金属镁压球机螺旋送料装置由电磁调速电机驱动，经皮带轮、蜗杆减速器转动，将被压物料强制压入主进料口。由于电磁调速电机恒矩特性，当螺旋送料机的压料量与主机所需物料量相等时，可以保持恒定的供料压力使球团质量稳定。如供料量过大，则送料装置的电过载；供料量过小则不成球。因此熟练的操作技是保证金属镁压球机压球正常工作的重要条件。 

由于采用人工调节的办法时，操作人员的反应速度、注意力的集中程度和操作的熟练程度，都会造成生产中的堵料、电机过负荷跳闸，引起设备停机和工艺不稳定，不仅造成一定的生产原料和人工成本的损失，而且从整个金属镁冶炼生产线的上游就开始影响原镁的产品质量和工艺管理。最为突出的是一旦操作人员缺失责任心，则会懒于对送料螺旋输送机、预压机的转速和电流进行互锁调节，直接造成炉料球团强度不足和成球率低，粉末量和碎料增多。 

发明内容

本发明的目的是提供一种金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，对金属镁炉料球团压制及强度控制的输料螺旋、预压机、压球机主机、压球机对辊液压泵等所有相关设备进行自动调节与控制，从而达到自动控制金属镁炉料球团的压制及强度工序的作业，使炉料球团的压制强度处于处于稳定状态。 

 本发明的技术解决方案如下： 

采用PLC编程模块，通过双PID调节的方法，通过电流互感器对电流采样，经过电流变送器后，送入PLC编程模块里进行计算；根据程序计算结果，通过变频器控制螺旋输送机和预压机的转速，并通过电流互感器控制各设备的电流，使送料螺旋输送机、预压机、压球机、压球机对辊液压泵的电流和转速关系，符合比例函数关系，并按照该比例函数关系进行自动调节，保证送料量的稳定性和炉料球团的压制强度，从而达到炉料球团压制及强度自动控制的目的。同时系统针对压球机主机的对辊液压控制系统容易出现因供料量过大和颗粒过大造成的主机噎机现象，编写了模拟人工盘转皮带轮的故障处理程序，代替人工盘转皮带轮处理噎机故障。

 金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，所述系统包括送料螺旋输送机变频器1、预压机变频器2、压球机电流互感器3、预压机电流互感器4、压球机电流变送器5、预压机电流变送器6、液压系统压力变送器7、液压系统电磁集成块8、PLC可编程模块9。 

所述金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的PLC可编程模块9是系统用于取得采集的全部数据并进行计算，与各组成设备（送料螺旋输送机、预压机、压球机、压球机对辊液压泵）相连并对各相关设备进行控制的核心控制元件。 

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的送料螺旋输送机变频器1与送料螺旋输送机相连，用于控制送料螺旋输送机的转速。 

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的预压机变频器2与预压机连接，用于控制送料螺旋输送机的转速。 

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的压球机电流互感器3与压球机相连，用于采集压球机电流数值。 

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的预压机电流互感器4与预压机相连，用于采集预压机电流数值。 

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的压球机电流变送器5与压球机相连，用于将压球机主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4～20mA恒流环标准信号，连续输送到PLC程序模块中。 

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的预压机电流变送器6与预压机相连，用于将预压机主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4～20mA恒流环标准信号，连续输送到PLC程序模块中。 

  金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的液压系统压力变送器7与液压系统油管路相连，用于采集和传送液压油的压力数值。 

金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统能够对金属镁炉料球团压制及强度实现自动化控制，保证送料量的稳定性和液压系统油压平稳控制；同时系统针能够实现代替人工盘转皮带轮，处理噎机故障。 

附图说明

图 1是金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统的电路连接示意图。1为送料螺旋输送机变频器，2为预压机变频器，3为压球机电流互感器、4为预压机电流互感器、5为压球机电流变送器，6为预压机电流变送器，7为液压系统压力变送器，8为液压系统电磁集成块，9为PLC可编程模块。 

图2是金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统在系统设备的连接安装示意图。1为送料螺旋输送机，2为预压机，3为压球机，4为液压系统。 

具体实施方式

 下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。 

实施例1  球团压制及强度控制：

采用PLC编程模块程序控制：先调节控制变频器的频率，以改变压球机的转速和电流。再根据系统设备转速和电流联锁互控的比例函数关系，通过电流互感器对电流进行采样，经过电流变送器后，送入PLC编程模块中进行计算。程序根据计算结果，对送料螺旋输送机和预压机的转速及电流进行自动调节，使送料螺旋输送机、预压机、压球机的电流和转速关系，符合比例函数关系，保证送料量的稳定性和炉料球团的压制强度。

 调试环境：

PLC：Omron CP1E-NA20-DR，内含PID算法，带2A/D输入，1 D/A 输出，可分别设置模拟量输入、输出为电流和电压。

扩展模块：DA021两模拟量输出。 

调试软件：Omron CX-one 集成调试环境，运行在监视状态。 

反馈量的接入：采集的压球机主机电流，经电流互感器后，送入电流变送器，输出4—20mA电流给PLC。 

控制输出量：输出0—10V，送到预压机变频器AD端子。 

控制输出量：输出0—10V，送到螺旋输送机变频器AD端子。 

变频器：接收PLC控制电压，设置到频率受端子输入电压控制，0—10V对应0—50Hz。 

最终参数调整情况：

预压机PID参数：电流设定值5000H（约140A左右）

P：320H

I：4B0H

D：10H

PID采样周期：25H

螺旋输送机PID参数：电流设定值 4CCCH（约130A 左右）

P：258H

I：320H

D：10H

PID采样周期：25H

程序设计中对PID参数的采集、设置非常重要，如果采集、设置不准确就会产生严重超调，使得系统各项调节数据不稳定、大范围波动，并继而出现炉料球团强度不足、炉料球团碎料多、球料粉末量超标的人工调节方式中常见的不良后果和现象。如强度不足，会加大还原罐装料量，继而影响单罐镁产量；球料粉末高，会降低球料中硅铁利用率和对粗镁质量产生污染；炉料球团碎料多，影响镁蒸汽的逸出和流动，从而影响镁还原的反应速度和产量。

根据试验数据采集、调试的结果得出结论：当P值在32%，I值在12S ，D值在0.01S，采用时间在25H，变频器限频在40Hz，这样的组合数据，能使炉料球团压制强度达到较佳状况。 

实施例2  模拟人工盘转皮带轮处理噎机故障

当压球机、送料螺旋输送机、预压机任何一台设备出现噎机故障停机时，系统程序自动切换到故障处理部分，通过三位换挡按钮开关与故障处理人员配合对以上设备电机输出轴进行正、反转控制，模拟人工盘转皮带轮处理噎机故障。

实 施例3  液压系统油压控制

当压球机出现因供料量过大和颗粒过大出现液压油压数值过高时，系统通过压力变送器将采集到的压力值输送到PLC模块中，设定压力值为19MPa，当油压高于此数值时，迅速卸压至0.2MPa；当油压低于15MP时，液压系统自动补压，使得液压系统的油压始终保持在15-19MPa，使得作用在对辊之间的挤压力保持适当的数值，从而确保球团成球率和强度。

 在本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，并非用做对本发明的限定，只要在本发明的是指精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将属于在本发明权利要求的范围内。 

Claims (10)

1.一种金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，对金属镁炉料球团压制及强度控制的输料螺旋、预压机、压球机主机、压球机对辊液压泵进行自动调节与控制，从而达到自动控制金属镁炉料球团的压制及强度工序作业，使炉料球团的压制及强度处于稳定状态，采用PLC编程模块，通过双PID调节的方法，通过电流互感器对电流采样，经过电流变送器后，送入PLC编程模块里进行计算，根据程序计算结果，通过变频器控制螺旋输送机和预压机的转速，并通过电流互感器控制各设备的电流，使送料螺旋输送机、预压机、压球机、压球机对辊液压泵的电流和转速关系符合比例函数关系，并按照该比例函数关系进行自动调节，保证送料量的稳定性和炉料球团的压制强度，从而达到炉料球团压制及强度自动控制的目的，同时系统针对压球机主机的对辊液压控制系统容易出现因供料量过大和颗粒过大造成的主机噎机现象，编写了模拟人工盘转皮带轮的故障处理程序，代替人工盘转皮带轮处理噎机故障。 

2.根据权利要求1所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述系统包括送料螺旋输送机变频器1、预压机变频器2、压球机电流互感器3、预压机电流互感器4、压球机电流变送器5、预压机电流变送器6、液压系统压力变送器7、液压系统电磁集成块8、PLC可编程模块9。 

3.根据权利要求1所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的PLC可编程模块9是系统用于取得采集的全部数据并进行计算，与送料螺旋输送机、预压机、压球机、压球机对辊液压泵相连并对各相关设备进行控制的核心控制元件。 

4.根据权利要求2所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的送料螺旋输送机变频器1与送料螺旋输送机相连，用于控制送料螺旋输送机的转速。 

5.根据权利要求2所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的预压机变频器2与预压机连接，用于控制送料螺旋输送机的转速。 

6.根据权利要求2所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的压球机电流互感器3与压球机相连，用于采集压球机电流数值。 

7.根据权利要求2所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的预压机电流互感器4与预压机相连，用于采集预压机电流数值。 

8.根据权利要求2所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的压球机电流变送器5与压球机相连，用于将压球机主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4～20mA恒流环标准信号，连续输送到PLC程序模块中。 

9.根据权利要求2所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的预压机电流变送器6与预压机相连，用于将预压机主回路交流电流转换成按线性比例输出的DC4～20mA恒流环标准信号，连续输送到PLC程序模块中。 

10.根据权利要求2所述的金属镁炉料球团压制及强度自动控制系统，其特征在于所述的液压系统压力变送器7与液压系统油管路相连，用于采集和传送液压油的压力数值。 

Images