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一•  概述

在冶金生产工艺过程中,原料供给的均匀性是直接影响产品重要因素之一,为了解决之个难题,我公司与长沙冶金设计院、武汉钢铁集团公司烧结厂一起共同研究开发了微机料位测控系统。该系统采用有源交流信号激励探针及探针电流交流采样,配合软件数字信号处理技术,滤除无关的干扰,从而提取探针对参考地的阻抗。软件上根据阻抗值判断探针是否浸入烧结料。系统通过设置多对探针对烧结料的横向不同位置作同期检测,每对探针由一根可调高位探针和一根可调低位探针构成,实现料位的上下限检测。系统根据检测到的料位信息,判断料位的横向均匀性和纵向均匀性,同时经运算,反馈控制入口的变频调速电机(直流调速电机),改变转速,调节进料量,从而控制纵向均匀性;另一方面还可以控制进料口的液压给料系统,调节横向均匀性。系统还可以提供料层的横向及纵向均匀性显示报警功能,并能够直接与超声波探针接口,是目前国内唯一性能稳定,性价比高的微机料位测控系统。

料层高度检测控制仪采用多路探针法在线检测烧结料层高度,通过反馈控制使得生产过程料层高度保持在给定值上,同时可控制横向料层高度均匀的一种自动控制装置。该装置系统框图如图(一)所示。

料层高度检测控制仪主要包括料层高度检测和料层高度自动控制两个部份。料层高度检测是通过自控装置内部的序列信号发生器产生 16 路激励源信号,驱动安装在烧结线上的多路探针(最多为 16 路),调节探针到设定位置,由于探针是否接触到烧结料以及探针浸入烧结料的深度不同,呈现的交流阻抗特性也有所不同,通过检测探针上的电压信号、电流信号,并经软件程序处理可获取料层高度信息。料层高度检测的软件处理过程,如图(二)所示把经量化后的探针电压、电流信号与发送序列信号作匹配滤波,滤除与发送信号不相关的干扰信号,保留与发送信号相匹配的成份,然后进入软件 △ 门限判决器,经过动态软件判决输出料位高度信号。

料层高度控制器是根据解算出的料位信号采用关联度加权法判定料位是否偏高、偏低或不均匀等信息,给出显示,并根据料层高度控制算法,产生 4 ∽20mA控制输出,给进料辊的变频调速器,调节进料辊的转速,调节进料量,至于横向不均匀,可通过开关量输出控制或通过CAN总线连接我公司的液压系统等伺服设备料口开度检测控制系统来调节横向的均匀性。

由于料层高度测量滞后于进料辊的进料,同时料层高度测量不能给出连续的高度信息,且系统又是一个多输入、多输出的非线性系统,因而给控制过程带来较大的技术难度。由于本系统控制算法中采用人工干预和系统自学习相结合的方法,提取控制参数,使得控制过程迭代次数少,收敛快,超调小。因而能较好地满足料层高度检测与控制的要求。

二、 性能指标:

•  最大处理 8 对( 16 路)探针信号;

•  最大输出 16 路开关量控制信号;

•  报警输出 2 路;

•  128*64VFD 汉字点阵显示;

•  4 路 4 ∽20mA输出;

•  4 路 4 ∽20mA输入;

•  1路485口及1路CAN现场总线。

三、 技术先进性:

•  采用序列信号激励探针而不是采用直流信号,有效克服静电位和大地漏电流等影响。

•  采用发送、接收的方法,有效克服杂散信号的干扰。

•  采用能量累积动态判决方法,克服杂散颗粒造成的短时冲击的影响。

•  采用人工干扰与系统自学习相结合提取系统特征参数,从而取得良好的控制性能。

四.微机料位测控系统研制实施方案

1.该系统采用有源交流信号激励探针及探针电流交流采样,配合软件数字信号处理技术,滤除无关的干扰,从而提取探针对参考地的阻抗。软件上根据阻抗值判断探针是否浸入烧结料。系统通过设置多对探针对烧结料的横向不同位置作同期检测,每对探针由一根可调高位探针和一根可调低位探针构成,实现料位的上下限检测。系统根据检测到的料位信息,判断料位的横向均匀性和纵向均匀性,同时经运算,反馈控制入口的变频调速电机(直流调速电机),改变转速,调节进料量,从而控制纵向均匀性;另一方面还可以控制进料口的液压给料系统,调节横向均匀性。系统还可以提供料层的横向及纵向均匀性显示报警功能,并能够直接与超声波探针接口,是目前国内唯一性能稳定,性价比高的微机料位测控系统。

2、2002年5月份,长沙中源电气综合自动化实业有限公司由余博士带队到武钢烧结厂现场进行实地考察,并取烧结料在现场做分析实验。试验结果得到武钢烧结厂技术人员的认可,并带回原材料试制样机,经过多次试验和武钢烧结厂、长沙冶金设计研究院的技术人员评估,经过多次改进,于2003年初,样机已完全具备挂机运行的条件。

3、项目的研制结果

该项目从项目提出到现在,历时一年半的时间,已完成理论论证、建模、现场试验、样机试制、模拟实验等过程。从而认定微机料位测控系统已具备国内外同类产品的功能和性能,研制过程已完成,完全具备挂机运行的条件。

 

 

 

 

 
     

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