1、引言
   
萊鋼新建3#750高爐槽下稱量系統(tǒng)中采用現(xiàn)場總線技術，通過schneider公司的智能稱重模塊和mb+網(wǎng)絡軟、硬件構成現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集網(wǎng)，實現(xiàn)測量數(shù)據(jù)的數(shù)字化傳輸，提高了入爐爐料重量信號的測量精度和測量系統(tǒng)的抗干擾能力。較好解決了現(xiàn)場一次測量裝置所采集的信號在傳輸過程中受到干擾影響而產(chǎn)生畸變和失真的問題。

2、槽下配料工藝概況
   
高爐入爐爐料包括大燒結礦、小燒結礦、焦炭、燒結球團及其它輔料，分別從原料場、豎爐和燒結機運來，經(jīng)槽上輸送到各個料倉。根據(jù)入爐料單來選擇爐料的種類和重量，選中一個料倉時，倉內爐料經(jīng)振篩輸送到稱量斗稱量，稱量后經(jīng)皮帶去上料小車，送到爐頂料罐。示意圖如圖1所示: 

圖1    工藝流程示意圖

3、智能稱量系統(tǒng)的拓樸結構
   
智能稱量系統(tǒng)的現(xiàn)場總線以mb+網(wǎng)和12個isp momentum weighing module為主干，構成令牌總線，通過槽下plc的nom模塊與控制系統(tǒng)相聯(lián)。plc控制器通過noe以太網(wǎng)模塊接入3#750高爐光纖主干網(wǎng)（以太網(wǎng)），服務器與工作站均接在以太網(wǎng)上,如圖2所示。

圖2    智能稱量系統(tǒng)的拓撲結構示意圖
  
12個isp momentum weighing module按邏輯環(huán)的順序依次持有令牌，誰得到令牌，便有權與控制器交換信息，包括控制指令、采集的數(shù)據(jù)、奇偶校驗、模塊狀態(tài)等。有效的重量信號則由控制器轉發(fā)到服務器，由控制器和工作站共享，控制器利用這些信號進行實時配料控制，進行料空、料滿判別，爐料水分補正，爐料配比控制等，并在工作站的監(jiān)控畫面上顯示。

4、智能稱量系統(tǒng)的軟件功能
   
該系統(tǒng)的軟件功能包括通訊、稱量裝置設定與校驗、智能控制、歷史記錄與打印設置等。

4.1  通訊功能
   
為適應不同應用場合，系統(tǒng)預留多種通訊方式和接口，通訊接口有:用于網(wǎng)絡通訊的mb+、mb、mbtcp/ip、m1;作為現(xiàn)場編程接口的rs232/rj11，它可在現(xiàn)場組態(tài)或單個模塊獨立運行;作為現(xiàn)場顯示端口的rs485/rj11;一個作為現(xiàn)場打印口的9pin串口。該系統(tǒng)基于現(xiàn)場總線技術，通過mb+口數(shù)據(jù)上傳到服務器，其它接口則作為應急備用。
   
該系統(tǒng)基于mb+網(wǎng)，12個智能模塊組成邏輯令牌環(huán)，每個模塊依次獲得令牌，當?shù)趇個模塊得到令牌時，便有權與控制器交換信息，包括控制指令、采集的數(shù)據(jù)、奇偶校驗、模塊狀態(tài)等。有效重量信號則由控制器轉發(fā)到服務器，該模塊完成后，便將令牌傳給另一個模塊，如此循環(huán)下去。若某一個模塊出現(xiàn)故障，則將其從邏輯環(huán)中自動清除，待其恢復后再接入邏輯環(huán)中。現(xiàn)場總線的通訊速率為1mbps。

4.2  稱量裝置設定與校驗

1） 稱量裝置設定

稱量間隔:為適應不同大小的稱量斗和不同的物料，要進行稱量間隔設定，間隔的等級從0.01、0.02、0.05、0.1 ……最大到50000kg，用戶要根據(jù)稱的額定值來選擇相應的稱量刻度;
稱量極限設置:系統(tǒng)給出三個選擇:２％mr、５％mr、９％mr（max range），可根據(jù)設備的狀態(tài)靈活選擇。

（2） 稱量裝置校驗:稱量裝置校驗分三種模式，兩個階段。

三種模式:

•標準模式:當校稱載荷≥75%mr時，按此模式校稱;
•降級模式:當校稱載荷達不到標準模式要求時，執(zhí)行此模式;
•強制模式:當認為上次校稱有問題或無效時，執(zhí)行此模式覆蓋上次的校驗，該模式又分增荷和降荷兩種。

兩個階段:

•零點校驗:稱量斗為空，根據(jù)各稱量斗的自重來調節(jié)稱的零點;
•載荷校驗:用適當?shù)妮d荷來標定稱量裝置的線性度，可根據(jù)具體的現(xiàn)場條件來選擇上述三種模式之一，通常采用標準模式進行。

4.3  智能控制

（1） 零點遷移和自動跟蹤
   
零點的遷移范圍有兩種:±２％mr和±５％mr。要實現(xiàn)零點自動跟蹤，零點遷移范圍必須選擇±２％mr，系統(tǒng)自動記錄稱量斗內每次裝入的凈荷w1和卸出的凈荷w2，然后計算差值δw, 根據(jù)δw的大小和極性自動修正稱量裝置零點。
δw＝w１-w２

（2）數(shù)字濾波
   
稱量系統(tǒng)中，稱重傳感器所采集的料重信號最初是模擬信號，在采集傳送過程中不可避免要受到干擾，為消除這種干擾，系統(tǒng)將信號進行a/d轉換再進行數(shù)字濾波處理。
   
數(shù)字濾波器為兩種:fir濾波器和iir濾波器。

（3） 測量穩(wěn)定性的自適應
   
要使測量數(shù)據(jù)準確，在一定的時間間隔（t）內重量的變化要在允許的范圍（r）內，系統(tǒng)根據(jù)重量的變化率進行自適應調節(jié)，t和r的可選值為:

t:0.4s、0.5s、0.7s、1s;
r:2.25d、3.25d、4.25d、6.25d、8.25d（division）。

（4） 流量計算與上料單控制
   
系統(tǒng)可對一臺稱量裝置或一種爐料（在一個或多個倉中）計算其流量的瞬時值和累計值。當操作員在監(jiān)視畫面上填寫好上料單后，就確定了各種爐料的設定重量，系統(tǒng)計算各種爐料的累計值，當與設定值相等時則結束該種爐料的供料。當上料單全部執(zhí)行完畢，系統(tǒng)就等待下一個上料單。

（5） 料流控制
   
為了提高定量稱量的準確性，提高稱量系統(tǒng)的工作效率，控制稱量斗的載重不超過其額定值，需要對進入稱量斗的料流進行控制。這里的定量稱量包括定量裝料和定量卸料兩個環(huán)節(jié)。
   
裝料的稱量過程為:開始時，以較大的料流裝料，系統(tǒng)輸出q1電平控制料流;當稱量斗內的重量達到高速料流截止點（high flow cut-off）時，系統(tǒng)輸出q2電平，減小料流;當稱量斗內凈重（net weight）達到設定值時，關閉料流。料流曲線如圖3所示。卸料的稱量過程與裝料相似。

圖3    料流控制示意圖

4.4歷史記錄與打印設置
   
為方便生產(chǎn)管理，系統(tǒng)在數(shù)據(jù)庫中存放規(guī)定時間段內的料重數(shù)據(jù)，可以在工作站上顯示并提供查閱和打印。

5  系統(tǒng)調試

（1） 零點標定 零點標定要確認稱量斗內無載荷，清除斗內雜物，輸入測量元件最大測量范圍，選擇scale division值，按零點標定按鈕進入標定程序，進程結束后，數(shù)據(jù)自動存檔記錄;
（2） 載荷標定 零點標定完成以后，進行載荷標定，按標準模式進行，凈載荷加到75%額定值，按載荷標定按鈕即進入標定程序，標定進程結束之后，數(shù)據(jù)自動存檔記錄。測量完畢后，以25%額定值的幅度減載荷，直到載荷全部卸除。
（3） 數(shù)據(jù)傳輸調試 稱量系統(tǒng)標定后進行數(shù)據(jù)傳輸調試，確保生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏蚀_可靠;
（4） 邏輯環(huán)調試 人為使一個節(jié)點故障，系統(tǒng)能否將其自動卸除;恢復該節(jié)點，看系統(tǒng)能否將其自動加入邏輯環(huán);
（5） 傳輸率和誤碼率測試 網(wǎng)絡中等負載情況下進行數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收測試。

6、結束語
   
系統(tǒng)投運以來，數(shù)據(jù)傳輸和測量準確，由于實現(xiàn)了數(shù)字化數(shù)據(jù)傳輸，避免了傳統(tǒng)模擬量信號傳送過程中的長線干擾，大大提高了稱重系統(tǒng)的抗干擾能力。在測量刻度劃分、零點校正、測量穩(wěn)定性進行自適應控制，提高了定量稱量的準確性。用戶反映良好，有很高的推廣價值。