一種燒結混合料料槽料位控制方法
2023-05-03 18:00:31 1
專利名稱：一種燒結混合料料槽料位控制方法
技術領域：
本發明涉及一種燒結混合料料槽料位控制方法，屬於冶金燒結生產控制技術領 域。
背景技術：
燒結生產是將含鐵粉狀原料加工成塊狀燒結礦的過程，以滿足高爐煉鐵生產，生 產中要將各種原料混合在一起，稱為混合料，輸送給燒結機燒結成塊狀。基本工藝過程是在 配料室將各種所需粉狀原料通過給料設備按比例投放到皮帶上，經混合設備混合制粒形成 混合料，再用皮帶輸送到混合料槽緩衝，混合料槽下部有圓輥給料器將混合料排放到燒結 機臺車上點燃燒結成塊狀。現代化的燒結機作業是連續進行的，要求混合料的供應也要保 持連續，混合料在混合料槽中要保持一定的量，當配料環節發生波動時保證混合料的供應 不斷續不堆料。因此要控制混合料料槽料位，滿足燒結生產的連續進行。混合料槽料位的 檢測是通過對料槽中料的重量檢測實現的，保持料槽料位穩定即保持料槽中重量穩定。工 藝設計中，混合料槽設計成一個大型料鬥電子稱。通常由操作人員通過人工調整混合料配 料量使料槽料位保持在一個區間，對操作工經驗要求較高，勞動強度較大。現在一些控制系 統中嘗試使用PID控制，但由於以下原因效果均不理想。1、配料流程是一個大滯後系統，配 料室配料後要經過較長時間才能到達混合料槽，這個時間在不同的工廠條件下會有不同， 一般在十幾分鐘到幾十分鐘，系統滯後較大。簡單的PID控制常會造成斷料或堆料，不得不 人工幹預。2、混合料槽重量計量因環境惡劣靈敏度不高。直接使用料槽重量做控制目標值 會有較大誤差。3、混合料量設定值的變化直接造成各種原料配料設定值的變化，頻繁的較 大波動影響混合料成分的穩定性。
發明內容
本發明目的是提供一種燒結混合料料槽料位控制方法，消除系統大滯後帶來的控 制誤差，有效減少了控制波動，調試方便，解決背景技術中存在的上述問題。本發明的技術方案是
一種燒結混合料料槽料位控制方法，使用數組跟蹤記錄混合料在整個配料流程中的重 量分布，以及預測料槽排出料重量，動態預測料位變化趨勢，提前調整混合料量，消除系統 大滯後帶來的控制誤差；加長料槽重量檢測數據濾波周期，減少控制波動。更具體的工藝步驟1、建立一個料槽重量數組，以秒為單位連續記錄一段時間內 料槽的重量；2、建立一個混合料重量數組，記錄混合料從配料室開始到混合料槽的重量， 按每秒時間段記錄混合料重量並不斷更新，隨著混合料在配料流程中前進，數據在數組中 前移；3、計算混合料進入料槽前一段時間內的重量，計算數組最後連續多個元素的數據和 即為此時間段內即將進入料槽的混合料重量；4、推算相同時間段內混合料槽排出料的重 量(這個量是無法計量的)，用燒結機當前的運轉速度和臺車幾何尺寸計算即將排出料的體 積，乘以理論堆比重，得到預測的排出料的重量；5、預測混合料槽進出料量差，計算上述時間段內進料出料差，由於預測出料值與實際重量會有誤差，直接計算的進出料差不能反映 實際情況，在原料成分不發生變化或變化微小時，預測出料值與實際重量誤差是穩定的，因 此，穩態時實際進出料差值與預測值是在一定範圍內穩定的，即，當預測的差值發生變化 時，進出料重量不再平衡；6、取控制周期為T，T為60s的整數倍；7、利用料槽重量數組計算 當前60s內平均重量，作為控制反饋值Gpv ；8、控制算法如下 比例控制輸出=(Gsp-Gpv)Xkp 積分控制輸出=(Gsp-Gpv) x KP/KI 微分控制輸出= ΔΕ' x KD
控制輸出=上周期控制輸出+比例控制輸出+積分控制輸出+微分控制輸出 其中Gsp為料位設定值
Gpv為經濾波的料位反饋值 ΔΕ'=(上周期預測進出料差值一本周期預測進出料差值) 比例係數KP以(T/系統滯後時間)為基數調整
積分係數KI>1 微分係數KD以(1/預測的周期數)為基數調整。本發明基於PLC控制系統實現控制，即可以獨立自成系統，與配料及燒結機系統 的數據交換通過通訊實現，也可嵌入配料系統中，作為其中控制功能的一部分實現。本發明的有益效果本發明使用數組跟蹤記錄混合料在整個配料流程中的重量分 布，以及預測料槽排出料重量，動態預測料位變化趨勢，為提前調整混合料量提供了手段， 消除系統大滯後帶來的控制誤差；加長料槽重量檢測數據濾波周期，有效減少了控制波動； 控制參數具有實際推導意義，調試方便。
圖1為本發明實施實例的控制流程框圖。
具體實施例方式以下結合附圖，通過實施例對本發明作進一步說明。一種燒結混合料料槽料位控制方法，包括如下工藝步驟1、建立一個料槽重量數 組，以秒為單位連續記錄一段時間內料槽的重量；2、建立一個混合料重量數組，記錄混合料 從配料室開始到混合料槽的重量，按每秒時間段記錄混合料重量並不斷更新，隨著混合料 在配料流程中前進，數據在數組中前移；3、計算混合料進入料槽前一段時間內的重量，計算 數組最後連續多個元素的數據和即為此時間段內即將進入料槽的混合料重量；4、推算相同 時間段內混合料槽排出料的重量(這個量是無法計量的)，用燒結機當前的運轉速度和臺車 幾何尺寸計算即將排出料的體積，乘以理論堆比重，得到預測的排出料的重量；5、預測混合 料槽進出料量差，計算上述時間段內進料出料差，由於預測出料值與實際重量會有誤差，直 接計算的進出料差不能反映實際情況，在原料成分不發生變化或變化微小時，預測出料值 與實際重量誤差是穩定的，因此，穩態時實際進出料差值與預測值是在一定範圍內穩定的， 即，當預測的差值發生變化時，進出料重量不再平衡；6、取控制周期為T，T為60s的整數倍； 7、利用料槽重量數組計算當前60s內平均重量，作為控制反饋值Gpv ； 8、控制算法如下比例控制輸出=(Gsp-Gpv)Xkp 積分控制輸出=(Gsp-Gpv) X KP/KI 微分控制輸出=ΔΕ' X KD
控制輸出=上周期控制輸出+比例控制輸出+積分控制輸出+微分控制輸出 其中Gsp為料位設定值
Gpv為經濾波的料位反饋值 ΔΕ'=(上周期預測進出料差值一本周期預測進出料差值) 比例係數KP以(T/系統滯後時間)為基數調整
積分係數KI>1 微分係數KD以(1/預測的周期數)為基數調整。本實施例基於PLC控制系統實現控制，集成在配料系統中，與燒結機系統的數據 交換通過通訊實現。具體的實施例
1、硬體系統為ABRslogix5000 PLC系統，控制區域為配料系統全部；
2、在PLC系統中按流程圖建立數組、編寫程序代碼；實測系統滯後時間為681秒；
3、預測的進出料時間段取600秒；
4、控制周期T為60秒；
5、料位的測量範圍為0-90噸，設定值為45-50噸之間；
6、經調試，比例係數取0.15，積分係數取1. 2，微分係數0. 1 ；
7、使用此方法後，料位的波動範圍由原來的士5噸降低為士3噸。
權利要求
1.一種燒結混合料料槽料位控制方法，其特徵是使用數組跟蹤記錄混合料在整個配 料流程中的重量分布，以及預測料槽排出料重量，動態預測料位變化趨勢，提前調整混合料 量，消除系統大滯後帶來的控制誤差；加長料槽重量檢測數據濾波周期，減少控制波動。
2.根據權利要求1所述之燒結混合料料槽料位控制方法，其特徵在於更具體的工藝步 驟1、建立一個料槽重量數組，以秒為單位連續記錄一段時間內料槽的重量；2、建立一個 混合料重量數組，記錄混合料從配料室開始到混合料槽的重量，按每秒時間段記錄混合料 重量並不斷更新，隨著混合料在配料流程中前進，數據在數組中前移；3、計算混合料進入料 槽前一段時間內的重量，計算數組最後連續多個元素的數據和即為此時間段內即將進入料 槽的混合料重量；4、推算相同時間段內混合料槽排出料的重量(這個量是無法計量的)，用 燒結機當前的運轉速度和臺車幾何尺寸計算即將排出料的體積，乘以理論堆比重，得到預 測的排出料的重量；5、預測混合料槽進出料量差，計算上述時間段內進料出料差，由於預測 出料值與實際重量會有誤差，直接計算的進出料差不能反映實際情況，在原料成分不發生 變化或變化微小時，預測出料值與實際重量誤差是穩定的，因此，穩態時實際進出料差值與 預測值是在一定範圍內穩定的，即，當預測的差值發生變化時，進出料重量不再平衡；6、取 控制周期為T，T為60s的整數倍；7、利用料槽重量數組計算當前60s內平均重量，作為控制 反饋值Gpv; 8、控制算法如下比例控制輸出=(Gsp-Gpv)Xkp 積分控制輸出=(Gsp-Gpv) X KP/KI 微分控制輸出=ΔΕ' X KD控制輸出=上周期控制輸出+比例控制輸出+積分控制輸出+微分控制輸出 其中Gsp為料位設定值Gpv為經濾波的料位反饋值 ΔΕ'=(上周期預測進出料差值一本周期預測進出料差值) 比例係數KP以(T/系統滯後時間)為基數調整積分係數KI>1 微分係數KD以(1/預測的周期數)為基數調整。
3.根據權利要求1或2所述之燒結混合料料槽料位控制方法，其特徵在於本發明基於 plc控制系統實現控制，即可以獨立自成系統，與配料及燒結機系統的數據交換通過通訊實 現，也可嵌入配料系統中，作為其中控制功能的一部分實現。
全文摘要
本發明涉及一種燒結混合料料槽料位控制方法，屬於冶金燒結生產控制技術領域。技術方案是使用數組跟蹤記錄混合料在整個配料流程中的重量分布，以及預測料槽排出料重量，動態預測料位變化趨勢，提前調整混合料量，消除系統大滯後帶來的控制誤差；加長料槽重量檢測數據濾波周期，減少控制波動。本發明使用數組跟蹤記錄混合料在整個配料流程中的重量分布，以及預測料槽排出料重量，動態預測料位變化趨勢，為提前調整混合料量提供了手段，消除系統大滯後帶來的控制誤差；加長料槽重量檢測數據濾波周期，有效減少了控制波動；控制參數具有實際推導意義，調試方便。
文檔編號G05B19/05GK102103370SQ201110032570
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月30日 優先權日2011年1月30日
發明者劉福龍, 周林, 張國敏, 張漾, 楊繼紅, 田超, 胡寶成 申請人:唐山鋼鐵集團微爾自動化有限公司, 唐山鋼鐵集團有限責任公司, 河北鋼鐵集團有限公司