1 引言
萊鋼新建3#750高爐槽下稱量系統(tǒng)中采用現(xiàn)場總線</FONT>">現(xiàn)場總線技術(shù),，通過schneider公司的智能稱重模塊和mb+網(wǎng)絡軟,、硬件構(gòu)成現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的數(shù)字化傳輸,，提高了入爐爐料重量信號的測量精度和測量系統(tǒng)的抗干擾能力,。較好解決了現(xiàn)場一次測量裝置所采集的信號在傳輸過程中受到干擾影響而產(chǎn)生畸變和失真的問題。
2 槽下配料工藝概況
高爐入爐爐料包括大燒結(jié)礦,、小燒結(jié)礦,、焦炭、燒結(jié)球團及其它輔料,，分別從原料場,、豎爐和燒結(jié)機運來，經(jīng)槽上輸送到各個料倉,。根據(jù)入爐料單來選擇爐料的種類和重量,，選中一個料倉時，倉內(nèi)爐料經(jīng)振篩輸送到稱量斗稱量,，稱量后經(jīng)皮帶去上料小車,，送到爐頂料罐。示意圖如圖1所示:
圖1 工藝流程示意圖
3 智能稱量系統(tǒng)的拓樸結(jié)構(gòu)
智能稱量系統(tǒng)的現(xiàn)場總線以mb+網(wǎng)和12個isp momentum weighing module為主干,，構(gòu)成令牌總線,，通過槽下plc的nom模塊與控制系統(tǒng)相聯(lián)。plc控制器通過noe以太網(wǎng)模塊接入3#750高爐光纖主干網(wǎng)（以太網(wǎng)）,，服務器與工作站均接在以太網(wǎng)上,如圖2所示,。
圖2 智能稱量系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)示意圖
12個isp momentum weighing module按邏輯環(huán)的順序依次持有令牌，誰得到令牌,，便有權(quán)與控制器交換信息,，包括控制指令、采集的數(shù)據(jù),、奇偶校驗,、模塊狀態(tài)等。有效的重量信號則由控制器轉(zhuǎn)發(fā)到服務器,，由控制器和工作站共享,，控制器利用這些信號進行實時配料控制，進行料空,、料滿判別,，爐料水分補正，爐料配比控制等，并在工作站的監(jiān)控畫面上顯示,。
4,、智能稱量系統(tǒng)的軟件功能
該系統(tǒng)的軟件功能包括通訊、稱量裝置設(shè)定與校驗,、智能控制,、歷史記錄與打印設(shè)置等。
4.1 通訊功能
為適應不同應用場合,，系統(tǒng)預留多種通訊方式和接口,，通訊接口有:用于網(wǎng)絡通訊的mb+、mb,、mbtcp/ip,、m1;作為現(xiàn)場編程接口的rs232/rj11，它可在現(xiàn)場組態(tài)或單個模塊獨立運行;作為現(xiàn)場顯示端口的rs485/rj11;一個作為現(xiàn)場打印口的9pin串口,。該系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線技術(shù),，通過mb+口數(shù)據(jù)上傳到服務器，其它接口則作為應急備用,。
該系統(tǒng)基于mb+網(wǎng),，12個智能模塊組成邏輯令牌環(huán)，每個模塊依次獲得令牌,，當?shù)趇個模塊得到令牌時,，便有權(quán)與控制器交換信息，包括控制指令,、采集的數(shù)據(jù)、奇偶校驗,、模塊狀態(tài)等,。有效重量信號則由控制器轉(zhuǎn)發(fā)到服務器，該模塊完成后,，便將令牌傳給另一個模塊,，如此循環(huán)下去。若某一個模塊出現(xiàn)故障,，則將其從邏輯環(huán)中自動清除,，待其恢復后再接入邏輯環(huán)中。現(xiàn)場總線的通訊速率為1mbps,。
4.2 稱量裝置設(shè)定與校驗
（1） 稱量裝置設(shè)定
稱量間隔:為適應不同大小的稱量斗和不同的物料,，要進行稱量間隔設(shè)定，間隔的等級從0.01,、0.02,、0.05、0.1 ……最大到50000kg，用戶要根據(jù)稱的額定值來選擇相應的稱量刻度;
稱量極限設(shè)置:系統(tǒng)給出三個選擇:２％mr,、５％mr,、９％mr（max range），可根據(jù)設(shè)備的狀態(tài)靈活選擇,。
（2） 稱量裝置校驗:稱量裝置校驗分三種模式,，兩個階段。
三種模式:
•標準模式:當校稱載荷≥75%mr時,，按此模式校稱;
•降級模式:當校稱載荷達不到標準模式要求時,，執(zhí)行此模式;
•強制模式:當認為上次校稱有問題或無效時，執(zhí)行此模式覆蓋上次的校驗,，該模式又分增荷和降荷兩種,。
兩個階段:
•零點校驗:稱量斗為空，根據(jù)各稱量斗的自重來調(diào)節(jié)稱的零點;
•載荷校驗:用適當?shù)妮d荷來標定稱量裝置的線性度,，可根據(jù)具體的現(xiàn)場條件來選擇上述三種模式之一,，通常采用標準模式進行。
4.3 智能控制
（1） 零點遷移和自動跟蹤
零點的遷移范圍有兩種:±２％mr和±５％mr,。要實現(xiàn)零點自動跟蹤,，零點遷移范圍必須選擇±２％mr，系統(tǒng)自動記錄稱量斗內(nèi)每次裝入的凈荷w1和卸出的凈荷w2,，然后計算差值δw, 根據(jù)δw的大小和極性自動修正稱量裝置零點,。
δw＝w１-w２
（2）數(shù)字濾波
稱量系統(tǒng)中，稱重傳感器所采集的料重信號最初是模擬信號,，在采集傳送過程中不可避免要受到干擾,，為消除這種干擾，系統(tǒng)將信號進行a/d轉(zhuǎn)換再進行數(shù)字濾波處理,。
數(shù)字濾波器為兩種:fir濾波器和iir濾波器,。
（3） 測量穩(wěn)定性的自適應
要使測量數(shù)據(jù)準確，在一定的時間間隔（t）內(nèi)重量的變化要在允許的范圍（r）內(nèi),，系統(tǒng)根據(jù)重量的變化率進行自適應調(diào)節(jié),，t和r的可選值為:
t:0.4s、0.5s,、0.7s,、1s;
r:2.25d、3.25d,、4.25d,、6.25d、8.25d（division）,。
（4） 流量計算與上料單控制
系統(tǒng)可對一臺稱量裝置或一種爐料（在一個或多個倉中）計算其流量的瞬時值和累計值,。當操作員在監(jiān)視畫面上填寫好上料單后,，就確定了各種爐料的設(shè)定重量，系統(tǒng)計算各種爐料的累計值,，當與設(shè)定值相等時則結(jié)束該種爐料的供料,。當上料單全部執(zhí)行完畢，系統(tǒng)就等待下一個上料單,。
（5） 料流控制
為了提高定量稱量的準確性,，提高稱量系統(tǒng)的工作效率，控制稱量斗的載重不超過其額定值,，需要對進入稱量斗的料流進行控制,。這里的定量稱量包括定量裝料和定量卸料兩個環(huán)節(jié)。
裝料的稱量過程為:開始時,，以較大的料流裝料,，系統(tǒng)輸出q1電平控制料流;當稱量斗內(nèi)的重量達到高速料流截止點（high flow cut-off）時，系統(tǒng)輸出q2電平,，減小料流;當稱量斗內(nèi)凈重（net weight）達到設(shè)定值時,，關(guān)閉料流。料流曲線如圖3所示,。卸料的稱量過程與裝料相似,。
圖3 料流控制示意圖
4.4 歷史記錄與打印設(shè)置
為方便生產(chǎn)管理，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中存放規(guī)定時間段內(nèi)的料重數(shù)據(jù),，可以在工作站上顯示并提供查閱和打印,。
5 系統(tǒng)調(diào)試
（1） 零點標定 零點標定要確認稱量斗內(nèi)無載荷，清除斗內(nèi)雜物,，輸入測量元件最大測量范圍,，選擇scale division值，按零點標定按鈕進入標定程序,，進程結(jié)束后,，數(shù)據(jù)自動存檔記錄;
（2） 載荷標定 零點標定完成以后，進行載荷標定,，按標準模式進行，凈載荷加到75%額定值,，按載荷標定按鈕即進入標定程序,，標定進程結(jié)束之后，數(shù)據(jù)自動存檔記錄,。測量完畢后,，以25%額定值的幅度減載荷，直到載荷全部卸除,。
（3） 數(shù)據(jù)傳輸調(diào)試 稱量系統(tǒng)標定后進行數(shù)據(jù)傳輸調(diào)試,，確保生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_可靠;
（4） 邏輯環(huán)調(diào)試 人為使一個節(jié)點故障，系統(tǒng)能否將其自動卸除;恢復該節(jié)點，看系統(tǒng)能否將其自動加入邏輯環(huán);
（5） 傳輸率和誤碼率測試 網(wǎng)絡中等負載情況下進行數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收測試,。
6 結(jié)束語
系統(tǒng)投運以來,，數(shù)據(jù)傳輸和測量準確，由于實現(xiàn)了數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸,，避免了傳統(tǒng)模擬量信號傳送過程中的長線干擾,，大大提高了稱重系統(tǒng)的抗干擾能力。在測量刻度劃分,、零點校正,、測量穩(wěn)定性進行自適應控制，提高了定量稱量的準確性,。用戶反映良好,，有很高的推廣價值。