在水泥生产过程控制系统中大量采用电子皮带秤来计量和控制物料下料量。由于物料成分及形状多种多样、水泥生产现场环境恶劣等原因,皮带秤计量控制系统具有非线性、惯性、滞后性和随机性等缺点,在实际控制应用中,很难建立其精确的数学模型,用传统的PID控制方法不能很好地解决这些问题。而以语言规则模型为基础的模糊控制理论却是解决上述问题的有效途径和方法。采用工控机和牛顿7000系列模块对配料系统进行整体控制,在此基础上,引入模糊控制策略对各种配比成分进行控制,实践证明控制效果非常理想。对水泥生产的质量提供了可靠保证,具有明显的经济效益。
1 物料计量和控制方法
确保水泥质量的关键是物料严格按配比配料,而各物料的配比量来自皮带秤的称料量,皮带秤的计量是否准确就成了影响水泥质量的关键因素。
常见的计量方式为流量计算,即对称重传感器信号和皮带运行速度的乘积进行积分[1],这种方式计算工作量大、流量控制复杂、稳定性差,并且皮带秤的标定很麻烦,需要大物料的实物标定,且误差大。
在反复试验研究基础上,采用了一种准静态直接称重法,工作原理如图1所示。设A点为下料点,B点为出料点,从A点到B点的运行时间为皮带的周期T(一般10 s左右,为已知量并且预先设置),物料流量的积分时间为T,传感器信号直接对应每一秤物料的重量,这种方法的优点是运算简单方便,而且标定时只需挂码静态标定,而非繁琐复杂的实际大物料(几吨至几十吨)动态流量标定。
本文采用调速皮带秤计量控制方式设定下料周期T,实现了无偏差控制。
2 配料控制系统构成
水泥厂环境恶劣(高粉尘、噪音、高温、高电磁干扰等),为实现远距离控制,选用了牛顿7000系列远端数据模块和工业计算机来完成。系统构成如图2。牛顿7000系列模块采用RS485方式通讯,系统只需用一条双绞线即可联结,其具有的高通信速率、高采样分辨率、智能化、光电隔离、强抗干扰和双看门狗设计,使系统可靠性高,数据高速I/O成为可能,软件开发也比较容易[2]。而且主机使用RS232通讯口与网络连接,基本上任何一台有RS232的计算机都可使用此网络,设备互换性好,维护人员的工作难度和工作量也很小[2-3]。
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