烧结上料累计量精准度的比较优化

赵辰　王琦

摘 要：文章验证了自动化控制中在下位系统进行累计量计算的准确度高于上位系统，并通过在下位系统中建立脉冲累计和瞬时量累计两种不同的算法，对得到的客观数据进行横向比较，结合天钢炼铁厂2#烧结实际生产情况得出相应结论，实现了自动控制系统对现场料量计量更精准的控制，对消耗原料成本的控制和生产工艺质量的提高起到了积极作用。

关键词：累计量；自动控制；算法；節能改造

1 介绍

随着钢铁业的市场空间不断压缩和国家对空气环境的加强治理，公司充分重视企业的发展空间，做到可持续发展，必须对生产工艺进行创新，进一步提质降耗，这离不开对生产每个环节的更精准的把控。

天钢集团炼铁厂2#烧结是一座现代化的冷矿烧结车间，2#烧结机采用GE Fanuc公司的iFix上位软件和Schneider Electric公司的Concept下位软件进行自动化控制，上下位软件之间采用MBE驱动进行数据通讯。可完成工艺数据的采集、处理、回路控制、监控、报表等功能。

2 需要解决的问题

公司近期加强对于原料成本的控制，所以做好上料系统和成品系统料量累计量的计算显得尤为重要，而这些关键累计量结合实际生产消耗，长期存在测量料量偏大的情况。结合这种状况，文章详细论证通过不同计算方法的对比使累计量的计量更加精准。

最初的原料累计量的计算方法是由下位系统接收皮带秤称重传感器传来的上料量，作为干点不通过下位系统计算直接通过驱动传输给上位系统，再由上位系统的TT块进行累加计算，将当班的数据显示在中央控制画面，并在交接班时手抄第一台工控机显示的当班累计量。这种方法得出的累计量误差明显，而且累计量是从上位系统开机时才开始进行累计的，下位系统中并没有地址变量对累计量进行储存，这样一旦程序崩溃或者操作员忘记抄数都会造成累计量统计的错误。

3 设计方案

考虑到上位系统累计量的计算不够精准以及数据记录的缺陷，我们把设计方案固定在下位系统的计算方案上：PLC直接将皮带秤称重传感器传输来的脉冲量信号或模拟量信号传输给下位系统，下位系统将采集到的数据用不同的计算方法得出累计量，我们会对得到的累计量与实际消耗的料量进行比较，以确定哪种方法更加精准以及产生这种现象的原因。

3.1 脉冲量累计法

脉冲累计是现场皮带秤脉冲累计表将流量转换为累计值，原料累计值每增加1吨便发一个脉冲给PLC，下位系统通过脉冲信号进行累加得出累计量，具体PLC程序设计如图1。

图1

烧结系统上料的料种分为混匀矿、燃料、石灰石、白云石四种，我们以混匀矿为例：

当HYK_LZ置1时，上料料种为混匀矿，P1CZ_PDLL_LJ为累计值每增加1吨的脉冲信号，用上升沿输出块R_TRIG对脉冲信号进行滤波，防止单个脉冲存在时间过长造成重复累计，将输出信号作为累计量累加器的使能信号；累计量P1JDJ_HYKLLLJ溢出时或交接班统一清零TYQL时，先将上一班的累计量写入暂存P1JDJ_HYKLLLJ_ZC，再将累计量清零重新开始计算；最后将得到的累计量暂存从整型数值转换为实型数值，以便和服务器数据类型匹配，将其写入服务器水晶报表中。

3.2 瞬时量累计法

这个方案因为下位系统直接接收到的数据是瞬时流量不再是整型数值，所以要进行新的变量声明。瞬时量累计是现场皮带秤流量表直接通过传感器将4～20mA电流信号传输给PLC，下位系统直接获取的是转换后的瞬时流量值，然后将瞬时流量通过公式计算得出当前累计量，PLC程序设计如图2。

图2

同样以混匀矿为例介绍设计方案：地址%000810是通过SAMPLET

M块得到的间隔为1秒的脉冲信号，在选择混匀矿料种、取样频率为1秒1次条件下，将瞬时流量P1CZ_PDLL的1/3600写入累计量P1JDJ_HYKLLLJ_New；同样在交接班系统清零时将累计量写入暂存P1JDJ_HYKLLLJ_ZC中，并对累计量进行清零，将暂存中的累计值直接写入服务器。

其中下位系统接收到的瞬时流量P1CZ_PDLL的单位为t/h（吨每小时），它的1/3600的单位是t/s（吨每秒），累计时间的单位是1s（秒），所以它们相乘的结果得出的累计量的单位为中控上位系统画面中显示的t（吨）。

4 比较试验结果

我们对脉冲累计和瞬时量累计这两种方案在同一画面中同时进行了测试，跟踪所得数据一周后得到的数据对比如表1所示。

表1

表1中的数据表明脉冲量累计通常大于瞬时量累计，而通过根据原料车间实际消耗的料量的跟踪对比，结果显示瞬时流量计算得出的累计量更加接近于实际值。

5 结束语

通过三种方法的比较我们发现，通过上位系统计算的累计量存在不规则误差，这是因为上下位系统通过驱动在数据传输过程中存在的数据传输延时，数据转换精度也并不高，而且得到的累计量并不便于人工记录和查询。在下位系统中对脉冲量进行累计，由于上料现场环境和线路节点的干扰，容易产生误发脉冲，造成假信号，使累计量的数值偏大。改善过程中，即使通过添加获取脉冲间隔的延时来减少虚假脉冲的累计，也不能让累积量的准确度提高很多。

而通过下位系统进行瞬时流量的累计，瞬时流量的准确性可以通过现场仪表传感器的调校获得保证。这种方法在下位系统中直接对获取的瞬时流量进行处理，又避免了数据的传输延时和转换误差，也不会出现虚假脉冲的现象。下位系统将数据直接转换成累计量，输出到上位系统进行实时显示，数据转换的误差并不会随时间的增加进行累计。因此，瞬时量累计的设计方案有效改善了上料累计量的准确度，是三种方案中最适合实际生产需求的。

综上，通过改造选择下位系统对瞬时流量进行累计，实现了自动控制系统对现场料量计量更精准的控制，对消耗原料成本的控制和生产工艺质量的提高起到了积极作用。