烧结配料作为钢铁生产的基础工序，其自动化的作用日益突现。尽管大多数烧结厂都很重视，也投资了自动配料，有的甚至改造过不止一次，耗费了大量资金。但zui终能可靠运行，性能投资比高的则为数极少。莱芜钢铁厂针对工厂配料工艺要求，采用基于现场仪表通信的集散控制系统，经过一年多的实践，实现了运行可靠、性能投资比高的目标，为烧结厂配料自动调节系统的改造设计积累了经验。

    烧结配料工序是将生产烧结矿所需的混匀铁矿粉、燃料（焦粉）、溶剂（石灰石、白云石、生石灰）及冷、热返矿，按照高炉冶炼要求及各种料的化学成分进行配料计算，确定各种料的配料比例，通过重量检测及控制给料设备，实现配料。莱钢烧结机配料室共17个使用的料仓，详情见下表：

    针对传统烧结配料自动控制系统存在的问题，深入分析现场工艺及管理状况，结合测控实用先进技术，设计方案特点如下：

2.1 系统采用基于现场仪表通讯的集散控制方式
    本设计将皮带秤、冲板流量计、雷达物位计、人工智能调节器等通过具备现场通信功能的九游J9中心智能仪表与上位机通讯连接，组成基于现场通讯的集散控制系统。
该现场仪表通讯采用的是基于主从协议原理的HART通信协议。其特点为通讯只有读写两条指令，上位机软件编写容易，并可用PC机作上位机，应用其软件资源丰富，发展极快的优势。与模拟传输相比，具有易于调试维护和更高精度的优点。
    该系统具有以下优点：
（1）可靠性高。
     采用光电隔离技术将通讯接口与仪表其他部分线路隔离。当通讯接口或线路发生故障时，皮带秤、调节器仍能正常工作。由于采用低电平数字信号且相位连续平均值为零，抗干扰能力强。接线简单、维护方便，数据传输准确。单机间检测控制设备之间故障不蔓延，上下位机之间故障不扩散，故障对整个系统的影响减至zui小，大大提高系统的可靠性。手、自动转换方式灵活多样。既可在上位机，也可在基本调节器，还可在变频器及操作箱上转换，解决了故障时应急慢的问题。
（2）上位机数据处理能力强，监控程序功能更丰富。
     由于以通讯方式采集数据，同时单机的部分统计数据由下位机完成，使得上位机主要进行系统数据的处理，可腾出更多的时间和内存处理功能更丰富的应用程序。
（3）投资省。
     上位机不用模拟量输入输出模块及相应盘柜，也免去了热备上位机。同时，增加单机时无须再添公共部分硬件，节省系统扩充费。另外，节省信号电缆及安装调试费。还对使用和维护人员素质要求低，节省培训费。

2.2 硬件设备先进实用，维护工作量小
（1） 针对一般皮带秤维护工作量大，抗干扰能力差的问题，选用秤架免维护、称重毫伏信号现场数字化和变为4-20mA信号的皮带秤。
（2） 选用先进实用冲板秤检测白灰、热返矿流量
    白灰、热返矿流量的连续检测是烧结配料的一大难题。 过去，一般用螺旋秤检测白灰，两台皮带秤或核子秤检测一个热返矿下料点，均工作不稳定、维护工作量大、精度低、投资高。本设计选用先进实用的冲板秤检测。其差动放大器用高精度称重传感器代替，既提高了稳定性及检测精度，又降低了维修工作量和技术要求。同时，使用陶瓷耐磨冲板，解决了钢冲板寿命短的问题。另外，其流量信号用皮带秤称重模块处理，解决了与上位机匹配问题。
（3） 基本控制器选用先进的人工智能调节器
    能否实现高精度自动调节，正确选择调节器是关键。本设计选用厦门九游J9中心AI-808型具备现场通讯功能采用模糊规则进行PID调节的人工智能调节器。与一般调节器相比，它能在降低超调的同时又提高响应速度。在误差大时，运用模糊算法进行调节，以*消除PID饱和积分现象；当误差趋小时，采用改进后的PID算法进行调节。具备自动学习系统特性及给定值和测量值的改变分别处理的功能。具有多种设定方式，既可直接在其面板按键上手动数字设定，还可在其外给定端子上模拟量设定。为防止异常超调，还具有控制量上、下限预设定功能 。同时调试简单，对正常生产影响小。结构型式为热拔插式，更换方便快捷。
（4）选用先进的雷达物位计检测白灰、热返矿仓料位
    白灰、热返矿仓料位传统检测方式为称重式、重锤式、手工探尺，均维护难及维修工作量大、不可靠。我们选用准确、可靠、免维护的雷达物位计检测。

2.3 应用程序功能新颖、实用、丰富
    应用程序采用可视化性能良好的VB6.0编写。与一般配料监控程序相比，本系统监控程序功能更新颖、实用、丰富，且人机对话能力强，突出表现为：
（1）报警方式采用超差反时限语音报警
    传统报警大多为瞬时量或长期连续累积量声光报警。由于给料方式的限制（下料不均） 瞬时量报警要么频繁误报警（来不及处理就恢复了）；要么超差不报警（偏差大）而漏报警。连续累积量报警，也因累积时间过短或过长而误报及漏报。同时，确认报警对象时还要与显示器画面配合。我们采用超差反时限报警。即以一定累积量（误差）及时间间隔（zui短处理时间）为报警条件，瞬时量误差连续累积并以通讯方式传至上位机，其累积量在单位时间内越大，则报警时限越短，反之，报警时限越长。同时，瞬时量偏差过大时直接报警。这样既不误报也不漏报。另外，采用语音广播系统，自动直接报出报警对象并提示原因和处理措施。既缩短了报警确认及处理时间，也不需要操作人员盯着画面，减轻了其疲劳程度。
（2）解决了料批控制难题
    传统模拟集中控制系统要实现变料料批控制，上位机与调节器之间为模拟量设定，硬件结构复杂。我们采用在上位机预设定变料值后，以现场通讯方式改变调节器设定值，按料头料尾对齐的原则自动发送，变料时间短，zui长时仅90秒（仅由混合料皮带机速度及料仓间距决定），调节器不超调，减少了因变料波动带来的恶性变料及生产不稳问题。在缓料停机时也不需与电气联锁。
（3）九游J9中心AI-808真正实现手、自动无扰动快速切换
    传统手、自动无扰动快速切换是指切换瞬间手﹑自动瞬时输出值相等。而在配料自动调节中，手、自动无扰动快速切换要求的是切换前后控制量或被控量平均值相等，这就必须先计算切换前控制量或被控量平均值，然后再切换，才能达到对工艺的影响zui小，真正实现手、自动无扰动切换。显然，传统意义上的瞬时量手、自动无扰动快速切换不适用于此。因此，我们利用现场通讯在手动向自动切换时，先在上位机跟踪计算出当时每分钟被控量平均值；将此值作为自动初始时的给定值；在自动向手动切换时，先在上位机跟踪计算出当时每分钟控制量平均值，将此值作为手动初始时的控制值。再将它们设定到人工智能调节器上，zui后进行平均值的手、自动无扰动快速切换。实现了一次转换成功，解决了以往手﹑自动切换时，须进行多次修改控制量或设定值，仍很难达到切换要求值，造成生产波动及延长达到稳定时间的问题。
2.3.4 自动修正各秤校零、校秤后对应调节器的原设定值
    根据校零、校秤前后零点变化量及度变化，自动计算出与原设定值对应的新设定值，确保新设定值与原设定值实物量相等，避免了因校零、校秤带来的附加误差，保持了生产的连续性。而一般配料系统无此功能。
2.3.5 实现了超差、换仓、断、变、缓料自动记录及按时间查询，解决了配料工序实时监督工艺纪律的难题。
    当发生以上报警时，显示器自动弹出具有报警对象、报警原因、处理方法、值班人等内容的对话框，值班人逐项进行确认。明确了责任，强化了操作人员的自律意识，为正确分析波动原因打下了基础，有利于工艺技术水平稳定提高。
2.3.6 历史趋势图纵坐标分两个比例段，确保了大小流量在同一画面均清晰分辨瞬时量变化趋势。
2.3.7 在上位机显示器集中查看、修改各秤参数，校秤方便。
2.3.8 料仓料位虚拟指示初始料量减下料量为剩余量，无须料位计也可较准确指示料位。
2.3.9 以数据打包方式*远传配料信息，并可异地查询，实现了配料信息共享，提高了工艺管理水平。
2.3.10 配比设置灵活多样。既可按工艺配料计算公式，输入有关成份及总量后，自动计算设定量，也可手工计算后逐个输入设定值；既可在上位机上按料批控制要求统一预设定，也可在各基本调节器上分别设定。
2.3.11 单机历史统计数据存放在其相应模块中，节省上位机时间及内存，系统扩充余地增大。
2.3.12 计量单位可在t/h及kg/m之间点击互换，方便现场验证。
2.3.13 显示画面设有帮助菜单, 方便操作及维修人员学习掌握。