基于电子皮带秤集散配料控制系统的设计

　　电子皮带秤是一种无需对质量细分或者中断输送带的运动, 就能对输送带上的散装物料进行连续称量的自动衡器。电子皮带秤一般由秤体( 秤架、称重托辊、输送皮带) 、称重传感器、速度传感器、电机、称重控制仪表等组成。按照承载器的不同, 可将电子皮带秤分为称量台式承载器和输送带式承载器两种; 按照带速不同, 可分为单速 ( 恒速) 皮带秤和变速 ( 调速) 皮带秤两种。电子皮带秤的准确度等级分为 0.5、1、2 三个等级。电子皮带秤在冶金、矿山、化工、水泥、电力、高速公路等方面对输送带散装物料计量和配料中得到了广泛的应用。

　　集散控制系统 ( Distributed Control System,DCS) 又称为计算机分布式控制系统, 它是利用计算机对生产过程进行集中监视、操作、管理和散控制的一种新型控制技术。它是计算机技术、通信技术、控制技术和 CRT 显示技术 ( 简称 4C技术) 相互渗透发展的产物。集散控制完全适用现代工业的生产和管理需求, 它的出现是工业控制的里程碑。电子皮带秤与集散控制系统相结合,组成基于电子皮带秤的集散配料控制系统, 具有称重计量和配料控制精度高, 管理控制集中方便,故障风险分散等优点, 进一步提高了电子皮带秤的应用水平。

　　1 集散控制系统的体系结构

　　集散控制系统由集中管理部分、分散控制检测部分和通讯部分组成。集中管理部分可分为运行员操作站、工程师工作站和管理计算机; 分散控制监测部分按功能可分为控制站、监测站; 通信部分用于完成控制指令以及各种信息的传递和数据资源的共享。

　　DCS 的典型体系结构如图 1 所示。按照 DCS各组成部分的功能分布, 所有设备分别处于四个不同的层次, 自上而下分别是: 现场控制级, 过程控制级, 过程管理级和经营管理级。与这四层结 构 相 对 应 的 四 层 局 部 网 络 分 别 是 现 场 网 络( Field Network, Fnet) , 控制网络 ( Control Network,Cnet) , 监控网络(Supervision Network, Snet)和管理网络(Management Network, Mnet)。

　　1.1 现场控制级

　　现场控制级设备直接与生产过程相连。典型的现场控制级设备主要有各类传感器、变送器和执行器。它们将生产过程中的各种工艺变量转换为适宜于计算 机接收的电信号 ( 如常规变送器输出的 4～20mA DC 电流信号或现场总线变送器输出的数字信号) , 送往过程控制站或数据采集站;过程控制站又将输出的控制器信号 ( 如 4～20mADC 信号或现场总线数字信号) 送到现场控制级设备, 以驱动控制阀或变频调速装置等, 实现对生产过程的控制。

　　1.2 过程控制级

　　过程控制级主要由过程控制站、数据采集站和现场总线接口等组成。过程控制站接收现场控制级设备送来的信号, 按照预定的控制规律进行运算, 并将运算结果作为控制信号送回到现场的执行器中。过程控制站可以同时实现反馈控制、逻辑控制和顺序控制等功能。