本发明涉及一种水泥成球预加水微机控制系统,属于水泥工业机立窑生产熟料工艺中的专用自动控制设备。 生料成球工艺是水泥熟料生产过程中的一个重要环节,其方法是在生料粉中加入适量的水经成球盘滚动成球。目前,国内有六千余家机立窑水泥厂,大多数厂家仍采用落后的人工控制加水的成球工艺,只有一小部分厂家采用了预加水成球新工艺,此新技术原来的控制部分是使用微机程序控制,外围配以传感器、二次显示仪表,执行机构选用电动调节阀等装置。此项技术在水泥工业中应用后,对提高成球质量起到了一定的作用,但由于配套设备中的二次仪表和电动调节阀可靠性低,故障率高等原因限制了预加水成球技术的推广应用。据有关资料统计,全国安装或已使用预加水成球装备的厂家已达一千余家,使用效果稍好的仅占30%,其余效果甚差。
本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处,提供一种可靠性强,故障率低的水泥成球预加水微机控制系统。
本发明的技术方案是:它包括供水泵、电源。它的微机控制系统的核心由STD标准总线(1)、8802CPU板(2)组成。人机对话系统由8315键盘(3)、101标准键盘(4)、8305CRT显示控制板(5)、CRT显示器组成。生料粉的流量检测系统由A/D转换电路(7)、粉流量检测电路(8)、冲量流量计(9)组成,A/D转换电路一端与STD标准总线(1)相连,另一端与粉流量检测电路(8)相连,粉流量检测电路(8)与冲量流量计(9)相连。水流量检测系统由A/D转换电路(7)、水流量检测电路(10)、涡轮流量计(11)组成,A/D转换电路的一端与STD标准总线相连,另一端与水量检测电路(10)相连,水量检测电路与涡轮流量计(11)相连。生料粉流量控制机构由D/A转换电路(12)、调整控制电路(13)、电磁调速电路(14)组成,D/A转换电路的一端与STD标准总线相连,另一端与控制电路(13)相连,电速控制电路(13)与电磁电速电机(14)相连。水流量控制系统由D/A转换电路(12)、马达变频调速器(15)、管道水泵(16)组成,变频调速器一端与D/A转换电路相连,另一端与水泵相连接。
本发明的工作流程是:以CPU板、键盘接口板、显示控制板等构成工业系统机的核心,通过冲量流量计和涡轮流量计及数字型模块化专用接口,对生料粉和水的流量进行采样,控制双管螺旋喂料机地电磁调速电机的转速来调节生料粉的流量,实现产量的要求;通过马达变频调速器控制给水泵的转速,使水的流量精确地跟踪于生料粉的流量,以保证生料粉含水量的工艺精度。且具有模拟显示预加水成球工艺流程,显示生料粉和水的瞬时流量和累计量;断电数据保存;远距离传输;打印等功能。
相比现有技术,本发明具有以下优点:
取消了主机外围所有的二次仪表,实现了全模化接口,大大降低了故障率;取消了电动调节阀,由计算机通过马达变频调速器直接控制水泵的转速,来调节给水量,避免了电动调节阀频繁调节而出现的故障,大大提高了可靠性;结构简单,操作方便,维修容易并具有能扩展与中心计算机联网,与多种传感器接口的功能。
附图的图面说明:
图1是本发明的系统结构示意图。
图2是本发明的控制原理图。
图3是本发明的主程序框图。
图4是本发明的水流量检测接口电路图。
图5是本发明的粉流量检测接口电路图。
图6是本发明的电磁调速电机控制电路图。
图1中,(1)是STD标准总线,(2)是STD8802加强型CPU板,(3)是STD8315键盘接口板,(4)是101键标准键盘,(5)是STD8305CRT显示控制板,(6)是单色显示器,(7)是模/数转换电路,(8)是粉流量检测电路,(9)是LFD-125型冲量流量计,(10)是水流量检测电路,(11)是LW-15涡化流量计,(12)是数/模转换电路,(13)是调速控制电路,(14)是电磁调速电机,(15)是马达变速器,(16)是管道水泵,(17)是电源。本发明主要是采用STD标准总线(1),并以8802CPU板(2)作为微机控制系统的核心,配以8315键盘接口板(3)和191标准键盘(4)以及8305CRT显示控制板(5)和单色显示器(6)来实现人机对话,并显示出预加水成球工艺流程。A/D转换电路(7)、粉流量检测电路(8)和流量传感器-冲量流量计(9)组成生料粉的流量检测系统,由A/D转换电路(7)、水流量检测电路(10)和流量传感器-涡轮流量计(11)组成水流量检测系统。由A/D转换电路(12)、电磁调速电机控制电路(13)和电磁调速电机(14)组成生料粉流量的控制机构,由D/A转换电路(12)、马达变频调速器(15)和管道水泵(16)组成对水流量的控制机构。由上述组成部分构成了专用微机计算机控制系统。本发明的整套程序均存放并固化在8802CPU板中的可擦除可编程只读存储器中,用以确保本发明每次均执行同一套程序。
由图2可以看出,本发明采用了双回路闭环随动结构。生料粉的检测、控制构成了一个PID闭环控制系统,流量的检测和控制,构成了又一个PID闭环控制系统。水闭环的动作根据是由生料粉的实际值按预先设定的比例跟随控制,这样保证生料粉、水的稳定为系统控制的基础,而水按比例跟随粉作为控制的目的。
图3示出了本发明的软件主程序框图。图中(18)为初始化程序,具有清屏幕,清缓冲单元,接口设备预置,初次屏幕设置功能。(19)为数据采集程序,它的作用是对水和粉的流量值进行采样。(20)为数据处理程序,它的作用是对水、粉采样值虚假去除及平均,并判断处理,(21)为标准变换程序,它的作用是将水、粉的采样值变成实际流量值。(22)为累计计量程序,由水、粉的流量值计算出累计计量数值。(23)为控制分析程序,由采样值分析出水和粉的给定值与实际值的偏差。(24)为控制计算程序,根据偏差值,按PID调节计算出控制量。(25)为输出处理程序,将计算值送至计算机输出口。(26)为更新显示程序,更新子表,水和粉的流量及累计,输出状态,屏幕模拟图型变动。(27)为键盘处理程序,具有无按键,键值分析,功能键处理,数值键处理。(28)为时间调算程序,对标准电子表,自动调算计算。
图4示出了本发明的水流量检测接口电路图,此接口的主要功能是利用图4中NE555(29)和NE555(32)集成电路等组成的F/V变换器,将涡轮流量计发出的脉冲信号转换成与流量成正比的0-5V标准电压信号。(31)是由7809芯片组成的稳压电流。图4的输入端“In”与涡轮流量计相连接,输出端“out”与A/D转换电路的输入端相连接。
图5,(32)是由两片LM358集成电路等组成的脉冲电压控制电路,(33)是冲量流量计中的差动变压器;(34)是检波电路,(35)是由MA741等组成的线路放大电路;(36)是由7806和77906组成的双电源。此接口的主要功能是将冲量流量计测到的位移讯号转换成与瞬时重量流量成正比的精度为±1%的标准0-5V电压信号。图5的输入端与差动变压器(33)相连,输出端与A/D转换电路的输入端相连。
图6,(37)是前置放大器,(38)是速度负反馈电路,(39)是可控硅整流电路,(40)是移相触发器;(41)是电源。此控制电路的工作原理是将计算机的指令信号0-5V电压与速度负反馈信号电压比较后,将其差值信号送入前置放大器(37)进行放大。放大后的信号电压送给移相触发器(40),控制移相触发器产生随着差值信号电压改变而移动的脉冲,从而控制了可控硅的开放角,使调速电机滑差离合器的激磁电流得到控制,即滑差离合器的转速随着励磁电流的改变而改变,由于速度负反馈的作用,使调速电机实现恒转矩无级调速。图6的输入端(42)与微机D/A转换的输出端相连,输出端(43)与调速电机(14)的输入端相连。
本发明的工作原理是:结合图1、图2、图3描述如下:
通电开机后,本发明会自动完成初始化程序(18),显示屏上出现形象的预加水成球工艺模拟图,并显示出水的瞬时值和累计值以及生料粉的瞬时值和累计值,出现这些数字及符号时表示装置处于正常工作状态。本发明在运转前应对生料粉和含水量进行给定按G键,显示屏显示符号及数字。若要进行含水量给定,可在按下G键之后再按N键,此时提示号#下移出现。GFG=000000KG,
HSL=100%
#
表示可通过0-9数字键改变含水量的千分比值。
生料粉和含水量给定完毕后,可按ENter键,将给定值送入计算机,计算机通过PID计算后,命令完成指令规定的任务,通过D/A转换输出0-5V信号给调速控制电路来调整喂料机的电动机的转速,控制生料粉的流量,通过D/A转换输出0-5V信号给变频调速装置,来调整供水泵的转速,控制供水流量。
数字采集程序(19),通过冲量流量计和涡轮流量计的反馈重量和流量信号,经粉和水的流量检测电路转换成标准的0-5V信号送至A/D转换电路,计算机分别对生料粉和水的流量值进行采样。采样后,执行数据处理程序(20),对水和粉采样值虚假去除及平均,并判断处理,由标准变换程序(21),将水、粉的采样值变成实际流量值,此瞬时流量值作为计算依据并通过显示屏显示出来。由累计计量程序(21)将水、粉的流量值计算出累计计量数值,并通过显示器显示出来。由控制分析程序(23),将采样值分析出水和粉的给定值与实际值的偏差。由控制计算程序(24),根据偏差值,计算机分别按PID调节计算出控制量UK和VK。由输出处理程序(25),将计算值送至计算机输出口,并通过D/A转换输出0-5V控制信号,分别送至电磁调速控制电路和马达变频调速器,控制喂料电机和供水泵的转速,来保证生料粉和水流量实际值与给定值一致,即满足系统的控制精度,达到了发明目的。本发明所述的键即M、N ENter等键均设置在键盘表面。