冶金企业中，配料质量控制的优劣直接关系铁合金电炉能否冶炼出合格的产品。配料精确地将电炉所需物料按一定的比例配比好装入原料仓中，通过运料小车将配好的原料加入炉内，才能满足铁合金电炉正常生产的需求，因此配料系统在整个电炉冶金系统中尤为重要。实现投料系统的自动化控制，确定精确的配料比是铁合金电炉工艺过程控制和质量控制的关键环节之一。铁合金电炉在冶炼生产中采用自动配料控制系统后，不仅可以提高配料质量和稳定炉况，也大大减轻了操作工人的劳动强度，增产降耗，提高经济效益，已经成为生产中必不可少的工艺环节。实现控制系统按照所设定的各种矿石配比，精确配制，达到控制各种冶炼产品的质量和产量实现生产过程自动化和智能化，多功能控制系统，可自动控制整个生产过程实现生产数据管理。

在铁合金电炉生产项目中，采用的主要原料有木屑(1号物料仓)、硅石(2号物料仓)、精煤(3号物料仓)和石油焦(4号物料仓)等，其配料过程整体上可以分为4种物料的定量给定、称重、落料、混合料输送和卸料等4个主要生产环节，涉及生产设备有：物料仓、料斗秤、振动给料机、卷扬输送料车、落料和卸料装置等。

配料过程：从原料场将经过处理的不同物料运送到供料系统中的4个物料仓，4个振动给料机将物料按一定配比定量落入称重斗。

混合料输送过程：上料系统采用斜桥式上料，主要有斜桥、料车、卷扬机三部分。当配料结束，满足运料条件后，打开称重斗下端的落料门，混合物料从称重斗中落入运料小车，通过卷扬机将小车送入炉顶的分料仓，打开分料仓底端的卸料闸门，最终将混合物料送至矿热炉内。

自动上料系统由称重传感器、称重变送器、西门子S7-200PLC、振动给料变频器、运料卷扬小车变频器、落料卸料电机、限位开关、接近开关和上位工控机(IPC)等部件构成上位工控机(IPC)通过PC/PPI通信电缆与PLC连接，实时交换数据，完成现场参数的显示、记录、监控和报警功能l²);支撑在称重斗上的称量模块将代表重量的电信号经过称重变送器后转换成4~20mA的标准信号，再由PLC的A/D模块采集。此信号将作为振动给料机定量给料和统计实际累积重量的依据。

配料控制功能

称重配料系统采用变频器对振动给料机进行两档调速控制，从而实现4种物料的快配、慢配和点配控制功能，保证了变频振动给料的精度和速度。

运料系统的控制功能

为了保证运料小车停车装料及卸料的正确，运料小车采用低→高→低速的运行模式，这样在很大程度上避免了小车过顶、掉底等直接影响系统正常运行。因此料车卷扬机采用三档速进行调速。运料系统的主要控制要求如下：

1)斜桥下部是小车的装料位置，斜桥上部是小车卸料位置，这2个位置具有严格的要求，也就是对变频器的停止有要求。

2)在斜桥上安装4个行程开关，因为运料小车在上升、下降过程中需要6个点，上加速、上减速、上到位、下加速、下减速、下到位，即2个变速点，2个限位点。特别小车运动到极限位置后变频器应制动使小车快速停车。系统配置了配套制动单元和独立的制动电阻柜，采用能耗制动方式实现卷扬系统的制动。

3)由于小车通过钢缆牵引小车，在小车刚启动时启动加速度应比较小，以便防止钢缆松滑；

4)在卷扬滚筒部位装配一只接近开关，将其接入到PLC的高速输入端子上。PLC利用高速计数器检测接近开关的累积脉冲量，并将其转换成运料小车从起始位到终止位之间的位置点，这样可以在上位机的动态画面上实时显示小车位置。

5)变频器的多段速是通过功能端子控制，其功能端子按照二进制的规律组合接通时，变频器输出各段速3]。变频器的设置和执行步骤为：设置运行控制模式→设置具体的控制端子→设置各段速频率→用控制端子确定各段速运行时间。

配料控制系统的设计

自动配料系统设定为两种控制方式，即手动控制和自动控制，自动控制方式又包括单步和连续方式。手动操作主要在系统调试、维修时或者PLC发生故障时使用。自动控制方式是配料系统的正常工作方式，在进行自动操作时，根据生产要求，在上位机通过键盘输入4种物料的配比，由上位机计算出各种物料的快配目标值和标准设定值，当1号物料快配料目标值小于标准设定值时，PLC发出高速指令，使1#振动给料机工作在高频状态，1号物料快速落入称重斗，以提高进料效率，同时在上位机上实时显示1#物料的净重，当物料达到设定的快配料目标值时，变频器切换到较小的振动频率，慢速振动给料；当称重值小于1号料的标准设定值时(如差值在允差范围外)，PLC将自动启动点动修正，1号料继续配料，以保证配料精度；如差值在允差范围内，PLC将输出停止信号，振动给料机停止运转，1#振动给料结束。同时进入2#振动给料。2号到4号料的配料过程和1号料的配料过程雷同，直到4种物料配完后，完成一个批次的配料周期。

由于配料过程是一个动态过程，控制过程中的某些操作将直接影响到系统的精度，因此在软件上采取了以下措施：

1)在每一批配料周期开始时，将此前设定的加料量与实际的加料量求差值，作为本周期设定的加料量的补偿值，以消除每一秤加料量的累计误差。

2)不采用开机自动置零方式，目的是为了便于观察计量模块的工作情况，在称重斗无附加重量的情况下开机后显示当前的重量值。

运料控制系统的设计

运料系统的主要控制对象是小车的顺序控制，其控制流程如下：

运料小车装完料后，称重斗落料门关到位并且炉顶工作准备好，上位机发出启动信号，变频器按照设定的加速曲线启动，经过加速→匀速(高速)→减速→平稳停车，到达炉顶卸料。完成卸料后，小车下降到起始位(即装料位)。特别是当变频器减速到0Hz时，变频器零速输出点应断开，通过PLC发出电动机抱闸信号。

数据和报表管理

上位机的监控画面对相关参数及设备运行状态实现实时显示、报警和历史记录并形成报表，如图6所示。特别是对于各班次生产配料情况较复杂的数据记录、统计(如数据的查询、数据备份、报表定时打印等),可以在WinCC中编写VB脚本语言，实现与Excel文件数据交换，并充分使用Excel的数据分析功能，创建日报表和月报表，为相关生产管理部门提供可靠的生产分析与决策依据。针对不同的操作员设置不同的操作权限，只有赋予权限的操作员才能允许相关的操作，软件具有3级以上的权限保护。

该自动化配料系统，充分发挥了西门子S7-200PLC配置灵活、控制可靠、编程方便和变频器便于调速的优点，使整个系统的稳定性有了可靠保障。通过人性化智能设置，使操作方式方便、灵活，能够精确地监视、控制生产过程，并优化生产设备和企业资源管理；能够对生产事件快速反应，减少原材料消耗，提高生产率，实现电炉的自动化配料。