0引言
河南某有限责任公司生产工艺采用硫酸化焙烧工艺,焙烧炉最初给料系统采用桥式起重机（下称“起重机”）配矿,圆盘给料机、皮带输送给料，系统投矿量采用皮带秤控制进行计量，因圆盘给料机及皮带输送运行成本高,随后进行了工艺改造，去除了圆盘给料机及皮带输送系统，改用浆式给料系统，投入矿量的计量方式改为在起重机上增加称重控制系统。
原料配矿仓共有3台起重机,2号起重机用于配矿,1号、3号起重机具有称重计量功能，分别用于焙烧:□系统、焙烧I系统的供矿并计量。焙烧I系统、焙烧:□系统为2套独立的工艺流程，利用起重机称重控制系统进行生产投矿量和金属平衡核算。其中，1号起重机称重控制系统改造后于2007年投入使用，用于焙烧:□系统的供矿并计量。3号起重机称重控制系统改造后于2009年投入使用，用于焙烧I系统的供矿并计量。
起重机称重控制系统和起重机电气控制系统合为一体，采用PLC控制，对抓斗矿量进行称重计量,起重机控制系统接收进、出称重区域信号,给称重系统仪表发出信号，称重仪表进行称重计量并打印小票。当起重机抓斗进、出投矿平台区域时，起重机强制停车称量，因每斗矿都要称量，对起重机电气制动系统冲击频繁，故障率高,且员工操作时间增长，劳动强度大。后取消了称量时起重机强制停车的控制，随之出现了一系列问题，从而影响生产系统投矿量和金属平衡的核算。因此，对起重机称重控制系统的改造及优化迫在眉睫。
1称重控制系统存在问题及改造要求
1.1存在问题
称重控制系统由带DI输入的称重仪表、传感器和接线盒构成。起重机控制系统判断称重区域,并将信号传递给称重系统,从而控制数据打印及操作。目前起重机称重控制系统存在问题主要有以下几个方面：
1）    因市场需求极少，没有专门用于起重机称重系统的仪表，主要由吊钩秤仪表改造而来，因此带DI输入的称重仪表性能不稳定。
2）    由于称重系统的数据打印及操作的控制源来自于起重机系统，因此二者的工作互相制约，并不是各自独立的系统，起重机在工作过程中控制系统动作频繁,对称重系统造成电磁干扰，在起重机没有进、出投矿平台区域时就打印称量数据，导致投矿量失准。
3）    仪表的自动打印程序中存在一些不必要的程序，如毛重强制解除、皮重强制解除、进出Z区等功能。

1.2改造要求
1）    起重机称重控制系统采用独立的PLC控制,PLC、接近开关及称重仪表供电电源采用24V直流供电,电源加装隔离变压器、滤波器,PLC输入点设置光电隔离，所有控制线和信号线采用带铠装屏蔽电缆［1］。
2）    起重机称重计量只能在称重区域内进行称量数据打印,其他区域仪表不能进行任何打印及操作，只显示称量数据。
3）    实现打印称量数据移动存储功能。

4）重新修改设计仪表自动打印程序,取消不必要的程序（如毛重强制解除、皮重强制解除、进出Z区等）。
2称重控制系统改造及应用
2.1改造技术方案
根据起重机称重控制系统改造各功能的要求，选用西门子S7-200系列PLC、西门子MS称重模块、台达触摸屏、微型针式打印机组成独立的起重机称重控制系统。在起重机行走小车的主起升系统上加装称重平台⑵，使其对主钩吊起的物体直接称量，对被称物全部采样，无钢丝绳配比及起吊高度误差。称重平台采用4只桥式或轮辐式高精度传感器，采用多处限位方法，保证小车安全。称重平台的4只传感器的输出信号经均衡器匹配，传感器和MS称重模块连接，将传感器的模拟量信号转化成数字信号处理后变为质量信号［3］。PLC通过基板总线和MS称重模块通信,从中获取质量信号。触摸屏通过和PLC通讯实现将PLC中秤的状态和数据显示出来，并且能够控制和修改秤的数据和参数。
2.2系统配置
起重机称重控制系统由西门子S7-200系列PLC、西门子MS称重模块、台达触摸屏、微型针式打印机组成。系统改造配置清单见表1。
起重机称重控制系统与起重机电气控制系统相互独立，互不干扰，采用西门子PLC、称重模块及触摸屏组合替代原来的称重仪表。系统硬件固定，主要靠软件实现起重机称重控制系统的特殊需求和数据处理，编程灵活,数据存储方便［4］。
2.3进、出称重区域自动识别

焙烧I系统和焙烧n系统投矿平台分别位于原料仓厂房的东北角和东南角，原称重区域设置过大，接近开关因起重机运行存在晃动导致误动作。现以起重机小车运行轨道为X轴，大车运行轨道为y轴,在投矿平台正对应的大车轨道上空焊接固定一段6m角钢作为y轴，角钢平面朝下，同时在大车端梁栏杆上焊接一个支架,用于安装接近开关，接近开关与6m角钢平面对应，配合间隙小于等于1.5cm，与小车轨道并行焊接一段和投矿平台长度相当的角钢，平面朝上，作为x轴，接近开关安装在小车上。大车与小车区域分别安装2只感应接近开关，在PLC程序处理上采用与的关系，选用NPN型接近开关［5］，有效避免了单只接近开关出现误动作的弊端。起重机称重区域见图1。起重机大车和小车全部进入称重区域后计量毛重,抓斗卸料后不论大车或小车只要有一个出称重区域即计量皮重，同时自动打印净重值,完成一次自动称量过程。

图1起重机称重区域设置
2.4程序编程及界面
PLC通过安装在大车和小车上的接近开关采集
开关量信号确定行车位置，同时也通过基板总线和MS称重模块通信，从中获取质量信号。软件编程流程见图2。

MS称重模块和现场传感器连接,将传感器的模拟量信号转化成数字信号处理后变为质量信号［5］。
触摸屏主画面包括功能键:置零、标定、报警、参数、数据、系统及打印清单、累计打印、手动打印、USB移除等。
触摸屏主画面能实时显示质量、本次净重、总质量,并有电源指示、大小车到位指示、打印指示、故障指示等。触摸屏通过和PLC通讯连接，实现把PLC计算称量数据的状态和数据显示出来,并且能够控制和修改称量的数据和参数，同时和打印机通讯，经过读取PLC的指令自动或手动将称量数据打印出来。触摸屏编程主界面见图3。

生产岗位实现三班运行制,结合生产需要，在数据子菜单内能实现当班矿量累计，当班累计矿量界面见图4。

 图4当班累计矿量界面 

2.5方案特点
1）    系统灵活，同时支持软件不断升级功能,符合技术发展趋势。
2）    使用寿命长，几乎不需要维护。而且更换模块无需重新接线，只需用螺丝刀取下，然后换上新模块即可。
3）    由于称重模块通过底板总线将质量信号直接传送至PLC，程序每秒刷新50次，可以保证更快的运算速度，控制精度高。符合国家三级秤的相关标准和要求,最大称量上限5t,分度值5kg。
4）    丰富的报警功能，自动判断故障状态并能够通过触摸屏以人机界面的形式反映出来，有利于操作和维护。
5）    实时性大大提高,且提高了生产率。
6）    无故障时间长。
7）测量过程受控，可标定。
2.6应用效果
系统改造后,对起重机称重控制系统进行了砝码标定，满足要求。此外,还对起重机称重控制系统进行实物标定，用起重机称量和汽车衡称量进行3次称量对比。每次起重机累计称量5斗矿并装车、用汽车衡称量，结果见表2。

由表2可知:虽然每次称量结果对比略有偏差，但称量结果合计对比无偏差，证明起重机称量是准确的。
改造后，该起重机称重控制系统符合国家三级秤的相关标准和要求,满足生产要求，为生产投矿量和金属平衡提供了重要的依据。
3结语
在年投矿量20万t左右的黄金冶炼厂或类似企业中，投矿量如采用起重机称重核算的，可以采用该起重机称重控制系统。本次系统改造中，采用西门子PLC、称重模块和触摸屏组合代替传统的称重仪表,并且和电气控制系统相互独立,应用这种解决方案，大大简化了系统的结构,抗干扰能力强，为自动化应用提供统一的技术环境,系统的开放性更强,个性化需求更容易实现。

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