本设计中的镁金属生产自动配料系统采用全密封式LD-35作为负荷传感器,自行设计变送器及调功器电路,用工控机作为控制核心实现。该配料系统具有设计成本低、测量精度高、性能可靠、抗干扰能力强等特点。经过相应的改造，可用于其它原料的配料系统生产中，应用前景广阔。
在市场竞争日趋激烈的今天，产品的质量是关系到企业兴衰的生命线。金属镁生产过程中３种原料(莹石、硅铁、煅白石)的精确配置是提高产品质量，节省原材料的一个重要环节。
镁金属配料生产过程简述如下：配料用3个料仓分别装有莹石、硅铁、煅白石。每个料仓的下面装有电振给料器，3个料斗分别安装了3个重量传感器，其检测到的重量信号经电子称形成一路电压信号输入计算机。当3个料斗中的原料分别满足配比要求后，计算机发出控制信号，相应的振动给料器停止给料，同时，计算机发出打开料斗下面的电磁阀命令，使满足配比要求的3种原料进行混合后输入流料管[1]。
根据上述配料过程，本文设计了以IPC—６１０工控机为核心的自动配料系统。其方案选择原则是：在满足现场工作环境与使用要求的前提下，力求结构简单、成本低、操作方便、易于维修。
1，配料系统的设计原理
工业控制计算机简称工控机[2]。IPC—６１０工控机可以连续几年不间断地通电运行而不发生故障，具有非常高的可靠性。它的扩充槽中可以插入适合工业控制的各类功能板卡，如A／D，D／A及自制板卡等。外部可以通过扁平电缆接入各类工业端子板，根据需要，这些端子板可以直接连接继电器电路或模拟电路等，组成工业控制系统。
在冶炼金属镁过程中，要将三种原料按一定的比例混合，对应的三个称重料斗分别由对应的拉力传感器悬挂在由角钢焊接的机架上。考虑到系统的性价比，及系统测量精度的要求，本系统采用LD－３５型称重传感器，称重传感器精度为1‰，使系统的称重误差达到2‰以下。
1系统的设计原理
(1)通过调功电路控制电磁给料机的启动、停止，给料的快慢和多少。
(2)通过继电器控制电路，控制可逆电机的正转与反转，即可控料斗的开门与关门。
(3)状态显示电路是在电控柜的面板上，装有各种指示仪表及指示灯，使操作人员直观地了解当前的工作状态。
3.调功器电路的设计
调功器电路是自动配料系统设计中的主体电路。它的成本与稳定性直接关系到该系统的性价比和能否可靠地完成控制，经过对现场工作条件的仔细研究。本文设计的调功器电路由两部分组成：调功器电压控制电路和同步压控振荡电路。
3.1，调功器电压控制原理
工控机输出的信号经D/A转换为0～5V的模拟电压信号。该电压一路输送至调功器电压控制电路的反向输入端，作为调功器电压控制信号。电阻R11、R12、R14、R15将变送器的同相端嵌于定值电压2.5V作为比较电压。
2 调功器电压控制原理电路
UO1=UO1＇+UO1＇＇=-（R17+R+R0）/（R1+R0）×Ui1++2（R17+R+R0）/（R1+R0）×Ui2=（R17+R+R0）/（R1+R0）×（2Ui2－Ui1）
若取R=2R1，由上式UO1=4Ui2-2Ui1，因Ui2=2.5V，而Ui1=0～5V，则UO1=10V（Ui1=0V），UO1=0V（Ui1=5V）
可见：（1）改变R1的值则可改变输出电压UO1的大小；（2）固定R1值，改变工控机输出电压，即可改变Ui1,可以达到控制运算放大器输出电压的目的。
3.2.同步压控振荡电路
电路的核心是由556双时基电路组成的同步压控振荡电路。其同步信号UB是由整流电压信号UT（整流电路从略）经过三极管BG1和定时器ICTA及电阻R1～R4组成的整形电路整形后得到的。它由ICTA的1管脚输送到ICTB的13管脚进入ICTB，并在电网电压每次过零时对振荡电路复位，使其产生一组与过零点同步且后移相位角受控制电压U01控制的移相脉冲UD。
由NE556集成定时器原理可知，在电源电压及R5、R6、C5不变的条件下，U01增大、UD输出矩形波的频率增高；U01减小、UD输出矩形波的频率降低。因此可以用工控机的输出电压Ui1控制U01的大小，改变脉冲信号UD的频率，并以该电压信号作为电振电路中晶闸管栅极的触发电压，自动改变电振机构振幅，完成自动配料的目的。
4.结论
本配料系统已应用到山西省阳泉市金属镁厂。其主要性能指标为:(1)称量范围：莹石0~25㎏；硅铁0~25㎏，煅白石0~100㎏；(2)测量精度：莹石0.5%；硅铁0.5%；煅白石1.5%；(3)下料周期与重量：20秒~80分、0~100㎏；(4)工作方式：24小时工作制；(5)环境温度－２0～＋６０℃。经过实际生产检验，证明该系统的性能指标达到了设计要求。更重要的是，由于系统工作稳定，混料均匀，配料精度高，使产镁金属成本下降，硅的利用率得到明显提高。硅价格为4200Y/T，在金属镁生产中原需要硅约为1.6T/TM，利用该系统后，用硅量约为1.3T/TM，仅硅一项就降低成本约为1260Y/T，单罐产量由原来的16.4公斤提高到18.5公斤。该厂共计有11个炉，若按正常每天8个炉投入生产，则每天可多产镁金属604.8公斤(8个炉×18支罐×2×16.4=4723.2公斤;8个炉×18支罐×2×18.5=5328公斤)。取得了良好的经济效益。
该控制系统设计精巧、价格低廉、性能稳定可靠。经过相应的改造，可用于其它原料的配料系统生产中，应用前景广阔。

作者：张建民

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