CN203433318U - 一种双稳料双跟踪预加水成球控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双稳料双跟踪预加水成球控制装置，包括计算机控制系统、计量仓、粉料计量设备、搅拌机和成球盘，其特点是所述计量仓和粉料计量设备设有传感信号处理和变频器；所述变频器、与计算机的D/A隔离输出连接；所述传感信号处理器与粉料计量设备多脉冲数字采集连接；所述电磁流量计和粉料计量设备出口与搅拌机连接，搅拌机与成球盘连接。本实用新型与现有技术相比具有两变量的物料在动态变化中保持相同比例的流量，使料与水跟踪达到更好的效果，有效改善水料比的动态稳定，确保预加水的成球质量。

Description

一种双稳料双跟踪预加水成球控制装置

技术领域

本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，具体地说是一种用于工业生产的双稳料双跟踪预加水成球控制装置。 

背景技术  

目前，国内很多工业生产中使用的预加水成球系统，为一种粉料经动态计量并按一定比例动态加入水后进入搅拌机混合搅拌成球。在动态生产过程中，水流量能及时且准确地跟踪粉料流量的动态变化，确保水、料混合后，含水量稳定不变，这样才能确保成球质量稳定，因此如何实现料、水及时准确跟踪是该系统的一项关健技术。但是，在实际生产中，由于粉料供料系统不稳定，造成粉料流量波动大且频繁，造成水跟踪效果下降，影响成球质量。尤其是水路系统在运行过程中偶尔被堵塞或其它故障以及料流量突然增大（即发生冲料现象），致使水流量跟踪不了粉料流量的变化，使得水料比严重失调，成球质量下降，严重影响生产。

现有技术存在的问题是当粉料的动态流量发生变化时，水不能及时准确地跟踪粉料的实时动态变化，使粉料和水两个变量在动态变化中的流量不能保持相同的比例混合，尤其发生冲料或水流量不稳定时，严重影响成球质量。 

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足而设计的一种双稳料双跟踪预加水成球控制装置，采用水跟踪料和料跟踪水的两控制回路，由计算机根据水和料的瞬时流量变化切换两回路的控制，使料与水跟踪达到更好的效果，有效改善水料比的动态稳定，确保预加水的成球质量，较好的解决了工业生产中一个被测控制变量的动态流量发生变化时，另一个被测控变量能及时准确地跟踪的实时动态变化，使两个变量在动态变化中的流量保持相同的比例，结构简单，可靠性高，可维护性好，成本低，便于企业推广应用。 

本实用新型的目的是这样实现的：一种双稳料双跟踪预加水成球控制装置，包括设有CPU单片机、多路D/A隔离输出接口、多路脉冲数字采集接口、显示器接口和键盘接口的计算机控制系统、计量仓、粉料计量设备、搅拌机、管道泵、水箱和成球盘，其特点是所述计量仓设有一级传感信号处理器和连接一级变频器的一级稳料给料设备；所述粉料计量设备设有二级传感信号处理器和连接二级变频器的二级稳料给料设备；所述管道泵设有三级变频器和连接水流量信号处理器的电磁流量计；所述一级变频器、二级变频器和三级变频器与多路D/A隔离输出接口连接；所述一级传感信号处理器、二级传感信号处理器和水流量信号处理器与多路脉冲数字采集接口连接；所述二级稳料给料设备进、出口分别与计量仓出口和粉料计量设备进口连接；所述电磁流量计和粉料计量设备出口与搅拌机进口连接，搅拌机出口与成球盘进口连接。 

所述多路D/A隔离输出接口与一级变频器、一级稳料给料设备、计量仓、一级传感信号处理器和多路脉冲数字采集接口构成第一级稳料、给料的控制回路。 

所述多路D/A隔离输出接口与二级变频器、二级稳料给料设备、粉料计量设备、二级传感信号处理器和多路脉冲数字采集接口构成第二级稳料、给料的控制回路。 

所述多路D/A隔离输出接口与三级变频器、管道泵、电磁流量计、水流量信号处理器和多路脉冲数字采集接口构成水的控制回路。 

本实用新型与现有技术相比具有两变量的物料在动态变化中保持相同比例的流量，使料与水跟踪达到更好的效果，有效改善水料比的动态稳定，确保预加水的成球质量，结构简单，可靠性高，可维护性好，成本低，便于企业推广应用。 

附图说明

图1为本实用新型结构示意图 

图2为本实用新型具体应用示意图

图3为本实用新型控制流程图。

具体实施方式

参阅附图1，本实用新型由设有CPU单片机101、多路D/A隔离输出接口102、多路脉冲数字采集接口103、显示器接口104和键盘接口105的计算机控制系统1、计量仓4、粉料计量设备8、搅拌机10、管道泵12、水箱16和成球盘20组成；所述计量仓4设有一级传感信号处理器5和连接一级变频器2的一级稳料给料设备3；所述粉料计量设备8设有二级传感信号处理器9和连接二级变频器7的二级稳料给料设备6；所述管道泵12设有三级变频器11和连接水流量信号处理器15的电磁流量计14；所述一级变频器2、二级变频器7和三级变频器11与多路D/A隔离输出接口102连接；所述一级传感信号处理器5、二级传感信号处理器9和水流量信号处理器15与多路脉冲数字采集接口103连接；所述二级稳料给料设备6进、出口分别与计量仓4出口和粉料计量设备8进口连接；所述电磁流量计14和粉料计量设备8出口与搅拌机10进口连接，搅拌机10出口与成球盘20进口连接。 

所述多路D/A隔离输出接口102为一种固定周期且占空比可变脉宽调制数字信号PWM的接口装置，该接口装置将信号经光电隔离器和分路滤波保持放大器AD8594A实现16路光电隔离D/A输出，具有高抗干扰能力。 

所述多路脉冲输入接口103为多路外部电流脉冲的接口装置，该接口装置经光电隔离输入（521-4），由CPU定时计数后转换成数字量，实现信号远距离传送。 

所述一级传感信号处理器5、二级传感信号处理器9和水流量信号处理器15采用美国生产的数字采集器芯片（INA125），该采集器芯片把传感信号放大后转换成电流脉冲，其频率范围0～200kf对应数字采集器输出0～2V，特点是信号传送距离远，防干扰能力强。 

所述显示器接口104为VGA彩色接口装置，其行、帧同步信号由PCA模块产生，R、G和B信号由高速显示存储器读出经D/A变频后产生，图型分辨率及行频、帧频均可由软件改变，电路简单，可适用于各种彩显。 

所述多路D/A隔离输出接口102、一级变频器2、一级稳料给料设备3、计量仓4、一级传感信号处理器5和多路脉冲数字采集接口103，构成第一级稳料、给料的控制回路，使计量仓内粉料量保持在某给定值上。 

所述多路D/A隔离输出接口102与一级变频器2、一级稳料给料设备3、计量仓4、一级传感信号处理器5和多路脉冲数字采集接口103构成第一级稳料、给料的控制回路，使粉料稳定在某一给定的流量值上。 

所述多路D/A隔离输出接口102与二级变频器7、二级稳料给料设备6、粉料计量设备8、二级传感信号处理器9和多路脉冲数字采集接口103构成第二级稳料、给料的控制回路，使粉料稳定在某一给定的流量值上。 

所述多路D/A隔离输出接口102与三级变频器11、管道泵12、电磁流量计14、水流量信号处理器15和多路脉冲数字采集接口103构成水的控制回路，使水流量稳定在某给定流量值上，实现水流量的可控性以及水跟踪粉料流量而变化。 

参阅附图2，本实用新型是这样使用的：将计算机控制系统1的CPU单片机101由DP通讯模块17与生产装置的DCS中央控制系统连接，实现双向通讯（MODBUS协议），把系统中相关多种控制参数和数据读入DP通讯模块17，并采用PROFIBUS通讯协议实现控制系统的远程控制；显示器接口104连接显示器18；键盘接口105连接键盘19。 

存料库的粉料通过一级稳料设备3进入计量仓4，计量仓4内的料量通过传感信号处量器5反馈给计算机控制系统1，计算机控制系统1通过调整一级稳料给料设备3的给料速度及时调整给料量，使计量仓4内的粉料量维持稳定，在连续生产过程中，该闭环系统能确保计量仓4内的粉料量稳定在某给定值，使计量仓4内粉料保持相对较好的流动性（不易结拱），为第二级粉料定量流量控制创造了良好的基础。当计算机控制系统1接收到计量仓4内的粉料有减少趋势时，多路D/A隔离输出接口102的 D/A输出增大，一级变频器2的输出频率上升，使得一级稳料给料设备3向计量仓4加大给料的流量。当计量仓4内料量增多时，多路D/A隔离输出接口102的 D/A输出变小，一级变频器2的输出频率下降，使得一级稳料给料设备3向计量仓4减小加料的量。当系统正常生产时，通过第一级稳料系统的闭环控制，计量仓4内的粉料量基本稳定。 

 由计算机控制系统1中的CPU单片机101控制输出至多路D/A隔离输出接口102与二级变频器7、二级稳料给料设备6、粉料计量设备8、二级传感信号处理器9和多路脉冲数字采集接口103构成的第二级稳料、给料的控制回路，当计算机控制系统1接收到粉料计量设备8内的粉料有减少趋势时，多路D/A隔离输出接口102的 D/A输出增大，二级变频器7的输出频率上升，使得二级稳料给料设备6向粉料计量设备8加大给料的量。当粉料计量设备8内料量增多时，多路D/A隔离输出接口102的 D/A输出变小，二级变频器7的输出频率下降，使得二级稳料给料设备6向粉料计量设备8减少加料的流量。当系统正常生产时，通过第二级稳料系统的闭环控制，二级稳料给料设备6内的粉料量基本稳定。 

由计算机控制系统1中的CPU单片机101控制输出至多路D/A隔离输出接口102与三级变频器11、管道泵12、电磁流量计14、水流量信号处理器15和多路脉冲数字采集接口103构成水的控制回路，通过多路D/A隔离输出接口102的输出调整，改变三级变频器11的输出频率即改变水的流量，使水流量及时跟踪粉料的流量而变化。 

经二级的稳定给料控制的粉料和水跟踪粉料流量控制的水一同进入搅拌机10，经水与料的均匀搅拌后进入成球盘20达到预加水搅拌再成球的生产。该生产现场可通过显示器18和键盘19的输入各种参数和监视系统工作状态，也可通过DP通讯模块17和CPU单片机101实现MODBUS通讯，同时由该模块PROFIBUS和DCS系统网络连接，从而实现在中控室直接控制或监控。 

参阅附图3，本实用新型是这样实现水跟踪粉料的控制：由软件完成K11和K21的闭合以及K12和K22的断开，此时，粉料给定是由人工键盘输入（决定生产量），而实际粉料瞬时流量则通过计量设备、传感信号处理器由计算机控制系统1计算得出。根据该瞬时粉料流量一方面与给定比较后实现闭环控制使瞬时流量和给定量相等，而另一方面则根据粉料实际瞬时流量和加水量百分比计算出水流量的给定值，便知水流量的给定值是跟踪粉料实际瞬时流量的变化而变化，从而实现水跟踪料的目的，实现水实际流量跟踪其给定量的变化。在水的控制回路中，当计算出实际水流量时，一方面与其给定量比较后继续完成水闭环控制。而另一方面则判别目前水实际流量能否跟踪其给定值？若能跟踪时继续进行水跟踪料的变化。若水跟不上其给定时，置料跟水标志，清水跟料标志，根据产量计算出水的给定量，并断开K21、合上K22其计算结果作为水的标准给定值，同时根据当前水实际流量值计算出粉料给定值送粉料给定单元。此时，水给定值不改变，而粉料给定是根据水的实际流量得到粉料给定，从而实现料跟水的控制过程，直至水流量达到标准给定值时又退出料跟水，恢复水跟料的控制。 

在实际生产中，由于多种原因出现水跟不上粉料流量的变化，导致料、水比失控，严重影响成球质量。在计算机控制系统1中每个控制周期（T=0.25秒）内粉判别水流量能否跟踪粉料流量，若水流量能跟上粉料流量变化时，水给定跟踪粉料实际瞬时流量的变化而变化（即为水跟料），粉料给定流量则由人工输入，此时K11、K21有效。当发现水跟不上粉料变化时，控制系统将切换到料跟踪水的控制过程（即为料跟水），此时水的给定为当时生产量的对应水给定值，而粉料给定值将根据瞬时水流量计算出粉料给定值，一旦水流量达到其给定量时，系统将退出料跟水，重新回到水跟料的状态。本实用新型可根据水、料瞬时流量的实际情况切换水跟踪料或料跟踪水，使动态水与料的比近乎不变，确保预加水的成球质量。 

以上只是对本实用新型做进一步说明，并非用以限制本专利，凡为本实用新型等效实施，均应包含于本专利的权利要求范围之内。 

Claims (4)

1.一种双稳料双跟踪预加水成球控制装置，包括设有CPU单片机（101）、多路D/A隔离输出接口（102）、多路脉冲数字采集接口（103）、显示器接口（104）和键盘接口（105）的计算机控制系统（1）、计量仓（4）、粉料计量设备（8）、搅拌机（10）、管道泵（12）、水箱（16）和成球盘（20），其特征在于所述计量仓（4）设有一级传感信号处理器（5）和连接一级变频器（2）的一级稳料给料设备（3）；所述粉料计量设备（8）设有二级传感信号处理器（9）和连接二级变频器（7）的二级稳料给料设备（6）；所述管道泵（12）设有三级变频器（11）和连接水流量信号处理器（15）的电磁流量计（14）；所述一级变频器（2）、二级变频器（7）和三级变频器（11）与多路D/A隔离输出接口（102）连接；所述一级传感信号处理器（5）、二级传感信号处理器（9）和水流量信号处理器（15）与多路脉冲数字采集接口（103）连接；所述二级稳料给料设备（6）进、出口分别与计量仓（4）出口和粉料计量设备（8）进口连接；所述电磁流量计（14）和粉料计量设备（8）出口与搅拌机（10）进口连接，搅拌机（10）出口与成球盘（20）进口连接。

2.根据权利要求1所述双稳料双跟踪预加水成球控制装置，其特征在于所述多路D/A隔离输出接口（102）与一级变频器（2）、一级稳料给料设备（3）、计量仓（4）、一级传感信号处理器（5）和多路脉冲数字采集接口（103）构成第一级稳料、给料的控制回路。

3.根据权利要求1所述双稳料双跟踪预加水成球控制装置，其特征在于所述多路D/A隔离输出接口（102）与二级变频器（7）、二级稳料给料设备（6）、粉料计量设备（8）、二级传感信号处理器（9）和多路脉冲数字采集接口（103）构成第二级稳料、给料的控制回路。

4.根据权利要求1所述双稳料双跟踪预加水成球控制装置，其特征在于所述多路D/A隔离输出接口（102）与三级变频器（11）、管道泵（12）、电磁流量计（14）、水流量信号处理器（15）和多路脉冲数字采集接口（103）构成水的控制回路。

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