根据烧结生产过程的要求和烧结矿质量的要求，精确配料是十分重要的。 烧结生产实践证明，配料发生偏差是影响烧结过程正常进行和烧结矿产质量的重要因素。如：固体燃料配入量波动 0．2％，会使烧结矿的强度和还原性受到影响，烧结矿的含铁量和碱度波动就会影响高炉炉温和造渣制度，严重时，会引发高炉悬料、崩料现象。本文着重介绍烧结配料系统运用智能称量系统与带死区 PID 控制算法来实现精确配料的控制过程。

1 系统控制概述

烧结配料控制以智能称量系统的物料流量检测为基础。将检测的物料流量传送给 PLC ， 在 PLC 中经过 PID 的调节运算，并根据配比值给出各宽带和螺旋给料机的电机控制频率并输出给变频器，通过变频器来控制宽带和螺旋给料机的电机速度，从而控制物料的流量变化。其框图如图 1 。

2 智能称量系统

2．1 智能称量系统拓朴结构

本文所述烧结配料系统是由 13 个宽带和 2 个螺旋给料机构成。要确保烧结配料成分的稳定， 13 个宽带和 2 个螺旋的流量控制是关键。 在流量的采集上配料系统使用了拉姆齐公司的XR－2105P 型流量控制仪。我们知道，当输送机输送物料时，测量皮带称上每单位长度的载荷值 q （ kg／m ）与皮带在同一时刻的运行速度 V （ m／s ）相乘，所得结果即物料的瞬时流量： q · v （ kg／s ）。因物料输送的不均匀性和皮带速度随时间的变化， 所以在 T 时间间隔的累积流量可以用以下积分式表示： W＝q （ t ） V （ t ） dt 。式中： W－T 时间间隔内所输送物料的累计量 （ kg 或 t ）； T－ 物料通过称的时间（ s 或 h ）； q （ t ） －皮带单位长度上的物料重量（ kg／m或 t／m ）； V （ t ） －物料在皮带上的运行速度（ m／s ）。从式中可以看出，只要保证 q （ t ）· V （ t ）的乘积不变，就可以保证物料流量的恒定， 即随皮带上物料重量的变化控制皮带运行速度做出相应的调整，就可以保证物料流量的恒定。 在本系统中皮带秤的速度是恒定不可调的， 所以要控制流量的恒定只能调节皮带上物料重量，而重量的改变又只能通过改变变频器的频率，以求改变宽带和螺旋下料的速度。

2．2 变频器 MB＋ 网络控制

每次在变频器上电前或故障后，首先进行初始化，该部分的控制程序由 PLC 完成，其程序框图如图 3 。

13 个宽带和 2 个螺旋调节给料用变频器由通信卡接入MB＋ 网，在每台变频器的扩展卡上设置硬件节点地址，设定通信协议、方式及接受和发送的字节数；同时定义 PLC 内的通信协议、方式及接受和发送的字节数。 PLC 内使用 PEER COP 向变频器“ WRITE ”命令，包括启停操作、电机正反转控制、过程调节控制、故障控制等；用GLOBAL 向变频器“ READ ”状态，包括电流、电压、转速等信息，了解变频器及电机的运行状态。

3 给料 PID 调节控制

给料 PID 调节主要通过变频器调节宽带或螺旋电机转速，以改变下料量。传统的 PID 控制方法是无法达到稳度、精度要求的。因此采取带死区的 PID 控制来避免控制作用过于频繁，消除由于频繁动作及现场振动所引起的振荡系统超调，造成下料量不稳定。 控制原理是，物料的瞬时流量反馈值 y(k)[q · v （ kg／s ） ]与计算机给定值 r(k) 进行比较，再通过 PLC 里的带死区的 PI 调节，由变频器控制宽带或螺旋的速度，来达到稳定物料的要求。其控制框图如图4。

3．1 带死区 PID 控制算法原理

带死区的 PID 控制算式为：

式中，e(k) 为位置跟踪偏差，e（k）＝r（k）－y（k）， r（k）为计算机给定量，y（k）瞬时流量反馈值； e0是一个可调参数，其具体数据可根据实际控制对象的工艺要求或实际经验确定。 若e0 值太小，会使控制动作过于频繁，达不到稳定被控对象的目的；若e0太大，则系统将产生较大的滞后， 系统的快速性下降而达不到工艺要求。 带死区的控制系统实际上是一个非线性系统，当｜e（k）｜≤｜e0｜时，数字调节器输出为零；当｜e（k）｜≥｜e0｜时，数字输出调节器有PID 输出。

注意：在实际应用中，带死区的 PID 控制器通过 PLC 内建软模块实现。

3．2 控制特点

在此系统控制中，在同一干扰信号作用下，对传统 PID 控制器和带死区的 PID 控制器进行仿真。

从仿真结果来看，带死区 PID 调节比传统的 PID 调节具有良好的响应速度，能够对现场造成的波动实行快速的调整，但是其不足的地方仍然存在静差， 但是这个静差是完全在工艺要求范围内；而传统的 PID 调节不仅有 20％ 左右的超调，而且系统响应相对较慢这样一但遇到波动就会造成配料不均匀以至造成烧结矿质量下降。

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