介绍电子秤的称重原理和一般组成，以及210t转炉炼钢副原料自动称量控 制系统的结构设计、编程、数据处理方法，分析了强振速度、弱振速度、弱振值、落差值等 参数对称量精度的影响。该系统运用PLC下挂PROFIBUS子站的通讯技术实现称量 值反馈，可以完成几种副原料连续称量过程。
1 .前言
在转炉炼钢生产中，副原料主要用来形成一 定碱度的炉渣，达到去除铁水中的杂质以及保护 炉衬的作用，以及降低炉内的温度，达到终点的 温度和碳含量的平衡。副原料加的过多、过少都 会对炼钢造成重大的影响。有些炼钢厂为了保证 生产质量，一直采用人工称量副原料的方法。随 着计算机技术及工业自动化技术的飞速发展，开 发、应用一套转炉炼钢副原料自动化称量控制系 统取代人工称量，对促进炼钢产业的发展具有重 要意义。新余钢铁集团公司第二炼钢厂于2009年 2月建成投产，目前有2座210t转炉，单炉产钢 量210t。其副原料加料采用了自动化加料技术， 只须通过键盘和鼠标简单操纵就能完成。自动称 量控制系统主要采用电气室安装PLC柜通过西门 子PROFIBUS通讯技术下挂现场子站读取现场称 量数据，通过计算机网络技术进行数据采集及反 馈控制，自动调节振动给料机的频率。另外通过 调整相关参数，终极达到副原料的设定值和称量 实际值相等的目的。
2.工艺设备概况
目前新余钢铁集团公司第二炼钢厂210t转炉 的副原料加料系统。由12个高位料仓，每个料仓 对应一个振动给料机。下面对应10个称量斗，其 中2#、3#，与9#、10#共用一个称量斗。每个称 量斗下装有称重传感器及插板阀。通过振动给料机、称重传感器通过插板阀实现副原料的精确称 量。再通过两个汇总斗加人到转炉中炼钢。
3.电子料斗秤概述
电子料斗秤的工作原理是：秤台上的重物作 用于传感器，传感器把物体的重量转换为mV级电 压信号，由传感器输出的信号经接线盒汇总后进 人称重仪表，仪表对称重信号电压进行放大，滤 波、A/D转换，然后再进行数字处理，最后把重量 信号显示到数字显示器上。一台电子秤主要由秤 台及传力机构、传感器、接线盒、称重仪表等组 成。目前新钢公司第二炼钢厂副原料秤采用的传 感器和接线盒均为中国航天科技集团公司四院四 十四所产品。型号分别为：GKCT15-1A (传感 器）、DB-3 (接线盒）。而称重显示仪表为珠海长 陆工业自动化控制系统有限公司产品型号为：U- NI800。
4.控制系统结构设计
为保证炼钢生产的连续性，副原料自动称量 控制系统采用西门子公司的S7400系列PLC系统。 来自现场设备的联锁信号和称重传感器信号通过 现场称重显示表输出至300远程站，再通 过PR0FIBUS通讯技术至PLC，经过CPU运算后 直接控制现场的振动给料机。而作为人机接口 (HMI)的操纵站采用客户机一服务器模式，选择 intmich上位监控软件，由1台专用的容错服务器 通过高速以太网和西门子PLC进行数据通讯。来 完成称量的连锁和振动给料机频率的精确控制。
5.自动称量程序
称量程序编写分：手动程序与集中程序，而 集中程序又分集中手动、半自动、自动三种。而 目前正常生产时主要运行自动程序。半自动和手 动程序只是在事故状态或检修时运行。
5.1操作方式
现场手动和集中。操作方式切换地点：振 动给料机操作箱集中操作方式又分为集中手动、半自动、 自动。操作方式切换地点：转炉主操作室HMI操作站。
5.2现场手动操作方式
(1)操作地点：振动给料机操作箱。
(2)功能描述：在此操作方式下设备除与自身 的电气联锁外与其他设备均无联锁关系。通过操 作箱上按钮完成相应的动作即振动给料机的起停。
5.3集中手动操作方式
操作地点：转炉主操作室HMI操作站。
功能描述：在此操作方式下设备除与自身 的电气联锁外与其它设备均无联锁关系。通过 HMI上按钮完成相应的动作即振动给料机的起停 及高低速切换。
5.4半自动操作方式
操作地点：转炉主操作室HMI操作站。
半自动前提条件：
给料机起动时对应称量斗闸门必须关到位。
此高位料仓内物料 > 设定的称量重量。
共用此称量斗的其它高位料仓给料机必须处 于停止状态且停止时间为5秒以上。
每一种物料的设定称重值 > 相应的高位料仓 振动给料机停止给料后的落差量。
每一种物料的设定称重重量值 < 对应称量斗 的称量量程。
功能描述：在此操作方式下设备除与自身 的电气联锁外与其它设备和信号有联锁关系。一 个典型的运行过程如下：操作员在HMI上输入此 料仓称重值—程序对输人值进行效验证进并计算 出变速点和停振点(计算方式见仪表部分的说明)— 起动振动给料机—振动给料机高速运行—到达变 速点振动给料机低速运行—到达停振点停止运行。
5.5自动加料方式
(1)操作地点：转炉主操作室HMI操作站。
⑵自动前提条件：
自动加料开始时，所有相关设备(高位料仓振 动给料机，称量斗闸门，汇总斗闸门)必须处于停 止状态，闸门必须关到位。三通分料器已旋转到 需要位置并处于停止状态。
高位料仓内物料 > 设定的称量重量总合。
吹炼过程尚未开始。
每一种物料的设定称重重量值 > 相应的高位 料仓振动给料机停止给料后的落差量。
每个称量斗每次加料需称量的各种物料总重 量<对应称量斗的称量量程。
各汇总斗，称量斗为空。
(3)功能描述：在此操作方式下设备除与自身 的电气联锁外与其它设备和信号有联锁关系。操 作人员将需要此次参与称量的各个料仓的称重值/ 输人称量二维表内，程序根据称量二维表实现自 动称量过程。二维表在L1内储存5组，在炼钢前 操作员可根据实际情况选择这5组数据中的一组 为当前全自动称量模型，模型输入并确定后，自 动排料过程开始，此后模型数据不可改变直至整 个过程结束。不同称量斗的物料可以同时开始称 量，如果两台给料机对应同一称量斗而言，称量 采用累计称量的方法，即一个称量斗如果有1种 以上物料需要称量，必须按照先后顺序进行（称 量顺序可按料仓号进行简单的排列），待一种物料 称量完毕，不必放空称量斗，马上开始第二种物 料的称量，重量累计。全部物料称量完成后延时 10s，称量各闸门自动打开将物料投入汇总斗，排 料完成后闸门自动关闭，所有物料排料结束后， 汇总斗自动打开将物料全部加人转炉，投料结束 后汇总斗闸门自动关闭，称量斗在排完料以后延 时10s后，根据二维表进行判断是否还有下一次加 料，如有则高位料仓振动给料机启动开始下一次 称量D
编写自动称量程序采用的是模块化的下位编 程，在本程序的编写中，采用了大量的DB数据块 用于模块化编程。由于振动给料机具有相同的控 制和连锁条件以及输出动作，所以首先编写通用 的功能块，如给料机运行DB1、自动称量DB2等 等。编程中可以频繁地调用这些功能块，就像调 用一个普通的函数，只需修改一下输进参数和输 出参数的变量名称。模块化编程节约了大量的程 序空间，提高了程序的运行速度并且更加方便了 软件的移植性和可扩展性。称量精度是衡量称量 系统好坏的一个重要指标。为了提高该系统的称 量精度，振动给料机主回路采用变频器控制，输 出频率0Hz~ 50Hz,实现振动给料机以不同的转速 运行。本系统主要通过控制振动给料机先高速、 后低速运行，由大到小间接控制副原料的流量。 由于在振动给料机停止的瞬间，副原料的流量越 小，称量的精确程度越高。为此，程序设计中引 用了弱振值、落差值、强振速度、弱振速度的概 念。数据处理是副原料自动称量控制系统的重点 与难点。由于它与系统的称量精度息息相关，即 称量值是否是设定值。只有这样，系统才能满足 生产工艺要求，自动称量系统才有利用价值。现 在来看，对每一种副原料料，影响其称量精度的 参数主要有4个：强振速度、弱振速度、弱振值 和落差值。强振速度、弱振速度是振动给料机的 输进频率，直接参与控制给料机的振动速度。设 定这两个参数的主要依据是副原料的比重、副原 料颗粒的大小及振动给料机的机械性能。强振速 度、弱振速度调整及时，就能保证给料机停车点 这一时刻抓取的称量值正确，而且能节约称量时 间，提高生产率。弱振值、落差值2个参数在程 序中参与计算，经过计算得出振动给料机高速到 低速、低速到停止的速度转换点。当操纵职员在 操纵画面中设定好本炉钢水要加的副原料量后， 速度转换点是称量过程中经过不断计算得出的每 种副原料的剩余料量。假如转换点计算不正确， 或者说弱振值、落差值设定不正确，易产生下列 几种现象：①弱振值太大，延长了称量时间。② 弱振值太小，在振动给料机弱振过程很短时，就 要停机，很难保证称量精确。③落差值太大，轻 易造成少下料。落差值是振动给料机停止后，在 余振的作用下进进称量斗的合金料，假如落差值 大于给料机余振过程中实际下的合金，就造成了 少料。④落差值太小，容易造成多下料，原理与 ③相反。
一个典型的运行过程如下：操作员在HMI上 把需要称量料仓的称重值一次性输入—第一次加 料过程启动，程序对每个料仓的称重输入值进行 效验并分别计算出变速点和停振点—起动自动配 料程序—振动给料机高速运行—到达变速点振动 给料机低速运行—到达停振点停止运行—(一称量 斗对应2个高位料仓时)延时5s起动下一个料仓给 料机（重复以上过程至所有参与称量的料仓称量 完毕）—称量全部结束延时5s打开有料的称量斗 将物料投入汇总斗中—吹氧量达到第一次设定加 料值后打开汇总斗闸门—汇总斗排空后自动关 闭—延时10s开始第二次加料过程—重复以上加料过程直至完成二维表中所有步骤，自动加料过程结束。其流程图如图1所示。
6.结束语
新余钢铁集团公司第二炼钢厂副原料自动称 量系统采用目前国内和国际先进的控制技术，是 自动化炼钢系统的一个重要组成部分。目前该系 统运行稳定，并配合自动化炼钢技术在现代化炼 钢大生产中发挥着及其重要的作用。
