概述

耐火材料投料系统是一个多变量的非线性系统，各变量间存在着耦合并且有些变量难以测量，同时，要在极短的时间内达到较高的控制精度，采用常规的PID控制，难以达到理想的控制效果。控制系统是一种基于规则的控制，它直接采用语言型控制规则，以现场操作人员的控制经验或相关专家的知识作为出发点，在设计中不需要建立被控对象的精确的数学模型，因而使得控制机理和策略易于接受与理解，设计简单，计算量小。控制系统运算速度快，系统的鲁棒性强，干扰和参数变化对控制效果的影响被大大减弱，便于实现快速控制。

控制对象的特性分析

雅美耐火材料配料系统主要工艺设备由44个料仓(44个给料机)，9个料斗，11台电子秤，2台运料小车和2台混料机组成。前24个料仓里面装有状料，每6个小料仓的物料依次下到1个料斗中，由变频器控制螺旋给料机精确配料；后20个料仓里面装有粒状料，每4个小料仓的物料依次下到1个料斗中，由电震给料机精确配料。共计9个料斗，每台料斗下安装1台电子秤，每台电子秤负责各自料斗的4或6种物料的称量控制。其余2台电子秤安装在运料小车上。

根据配料系统工艺特点，在一台称重料斗秤上几秒钟内实现多达6种物料的称重、配料，传统的PID控制难以达到理想的控制效果，控制系统是比较理想的控制方法。

3控制系统组成及工作原理

耐火材料PLC控制系统采用S7-300PLC，监控功能用组态软件WinCC实现，本系统可以实现9个料斗称的配料控制，运料车的走行、定位、接料，以及螺旋铰刀机的变频控制和电震给料机的电压控制、配方生成、自动报警、故障诊断、显示、打印等功能。根据工艺要求在上位机上自动生成配方，设置各下料给定值，计算下料控制值，对其进行模糊化，根据模糊算法形成控制输出，从而实现准确配料控制。

控制系统描述

1. 自动配料机的组成

配制工艺流程如下：(1)预混配制一预混混合一烘干一预混入仓；(2)金属筛分一金属入仓；(3)成品配料一成品混合一烘干一交付下一工序。根据配工艺流程，体自动配生产线由药料仓、螺旋给料机、料斗秤、复核料斗和体配料系统组成，料仓下方对应料斗秤，为了防止漏称错称，并确保称量精度，在料斗秤下设置复核料斗，对每次称量的料进行重量复核。每个料斗秤及复核料斗上都配有3个称重模块。称重传感器沿料斗径向安装并经接线盒将重量信号送至称重仪表。复核料斗由自行小车带动，复核料斗同时起到了集料斗的作用。

为了减少投资，降低成本，充分利用现有车间和设备，将预混配制和成品配制安排在同一生产线上，前面12个料仓供预混配制使用，后面12个料仓供成品配制使用。可以分别配制预混和成品。

2. 喂料机的硬件设计

喂料系统由上位机、可编程控制器(PLC)、称重仪表、行程开关、变频器、温度传感器等组成。配开始时，小车到达指定料斗秤下方，变频器控制螺旋给料机双速给料，称量仪表将传感器采集的质量信号输出至PLC，到达设定质量值后，料斗秤的卸料闸门打开，将所配料卸到复核料斗。若卸下的药质量值在规定范围内，则进行下一料的配制，否则停机报警。当所选配方中全部料均已配制完毕，复核料斗闸门打开，将配好的料卸出，送至混机，开始下一周期的配流程。称量过程中，小车的位置由行程开关控制。由于部分料需加热除湿，因此这些料仓上有加热保温电路，温度传感器按一定时间间隔采集温度信号并送至PLC，由PLC控制使料仓温度保持在预定范围。

在生产过程中，需经常根据用户的特定要求调整料配方，并且在这些配方最终确定前需要进行大量的配样品试验，也就是说，在自动配生产线上还需要有完善的手动配功能，才能方便的对各种料进行配制试验，为此，设计了手动控制面板。

在正常情况下，上位机作为主机，发送各种命令，存储各种数据。通过PLC控制配流程，在需要进行配样品试验时由手动控制面板完成配流程的控制。上位机出现故障时也可以由控制面板上的各手动按钮作应急控制，控制面板上的按钮与上位机能实现相同的控制功能。

3.配料工作原理

上位机作为主机控制时，首先选择是预混配制还是成品配制，然后进行配方选择，按下启动按钮后配生产线自动完成配工作，并将配数据存储在上位机实时数据库中，以便进行数据统计和报表打印。在手动控制面板控制时，除选择预混配制还是成品配制外还应选择工作方式：手动、单步运行、单周期运行、自动及回原点。如果系统已经在初始位置，则可以按启动按钮开始配；若系统开始不在初始位置，则应首先选择回原点工作方式，按回原点启动按钮，小车将返回原点位置。因为系统既可以配制预混，又可以配制成品，因而系统的原点也有两个，预混配制时原点是位置0，成品配制时原点是位置6。

在预混制备过程中，小车从位置0开始前进，分别在位置1，2，3，4，5，6(不同配方在某些位置不需配料)处配料，然后进至位置14卸料，所配料卸清后，根据命令选择返回0位置或6位置，以便开始下一轮的预混配制或成品配制。

在成品配制过程中，小车从位置6开始前进，分别在位置6，7，8，9，10，11，12，13等处配料(不同配方在某些位置不需配料)，然后进至位置14卸料，所配料卸清后，根据命令选择返回0位置或6位置，以便开始下一轮的预混配制或成品配制。

结语

本系统应用于雅美耐火材料厂的耐火材料配料控制生产线，已经成功运行一年多，该控制算法技术成熟，工作稳定，抗干扰能力强，控制效果令人满意。