第一部分 设计技术文件
近年来，我国的钢铁冶炼行业发展迅速，烧结矿是炼铁的主原料，而配料这一工艺是影响烧结矿质量的重要环节，各称量设备只有达到一定精度才能保证矿的质量。
传统烧结工艺中主要依靠工作经验进行调节，存在以下几方面的问题：
D不能适时进行调节配比，生产效率较低。
D由于缺少计量设备，人为影响因素较多，物料不能很好控制，浪费现象严重，生产成本大大提高，不合格率较多，造成大量的废品。
D由于物料的粉尘污染较严重，严重影响工人的身体健康。近几年来，工业过程自动化程度越来越高及人们对环保意识的增强，变频技术以其优异的性能，在国内外得以广泛应用。
1、控制系统的主要功能
A监控功能：对皮带称配料过程的瞬时流量、日累计、月累计、年累计等参数进行检测和监视；
A画面显示：通过计算机显示器可显示配料过程中有关控制参数的运行状况，以及显示实时配料曲线和表格；
A打印管理：可随时打印配料报表，以便保存和查询；
A通讯功能：工控机与PLC和仪表之间进行可进行双向数据及信息交换；
A数据处理：系统可自动对采集的信号进行运算处理，并输出到相应的控制量；
A控制功能：根据操作前相应的设定值，自动控制设备的正常运行，包括PID调节；
A报警功能：上位机以画面方式和声光信号方式对各种参数超限或设备状态异常进行报警。
2、系统的主要特点
A在系统结构上采用中小型集散控制系统，实现了“分散控制，集中管理”，克服了“危险集中”的问题；
A上位机和下位机相对独立。具有手动、自动、半自动切换功能，联机时，彼此间按特定的协议互通信息，脱机时，单台秤可独立实现工艺闭环过程控制；
A上位机远离操作现场，提高了系统的稳定性，改善了操作员的工作环境；
A下位机选用可编程控制器，具有很强的抗干扰能力，编程简单易于掌握，能在恶劣的环境中长期可靠的运行；
A采用PID调节，提高系统的配料精度，并能根据生产要求，设置最佳的工作开关时序，较好的解决料头料尾问题，自动修改配料系统的物料配比；
1、控制系统的总体构成拓扑图及系统原理图
本系统由一套PLC系统和一套上位机监控系统组成。PLC系统由一个S7-300主站和13个仪表作为从站及专用通讯电缆组成，主站与从站通过PROFIBUS-DP通讯，上位机监控系统采用 Windows2000Professional Server SP2操作系统，安装西门子STEP7编程软件及WINCCV6.0组态软件。
控制系统的总体构成拓扑图及系统原理图如下所示：
系统原理图
B上位机：对整个系统进行实时监控，画面显示和报表打印;
B PLC：实现配料的自动控制;
B配料仪表：用于配料的PID调节及瞬时流量和累计流量等参数的显示;
B控制柜：用于系统的逻辑控制和供配电;
B现场手操箱：用于现场单台设备的启停控制。
2、系统的运行方式：每一台配料称设手动，半自动，自动三种控制方式
B手动时，将现场控制箱和仪表箱的转换开关都打到手动位置，由现场控制箱上的启停按钮、电位器、频率表等实现控制，由称量仪表显示物料瞬时量及累积量。主要用于网络系统故障PLC控制系统发生故障或其它原因，需要进行手动检修试车工作情况下的应急操作。
B半自动时，将现场控制箱和仪表箱的转换开关都打到自动位置，由现场控制箱上的启停按钮、频率表、称重显示仪表等实现控制，可以通过称重仪表设定的配方自动调整配料量，显示物料瞬时量及累积量。主要用于不需要上位控制时。
B全自动时，将仪表箱的转换开关打到联动位置，由上位机控制皮带的启停，动态显示各物料量、皮带运行状态、各种报警指示，各配料量由上位机根据工艺要求统一设定，可进行采集和处理各配料控制回路来的称量信号与开关量状态，实现整个系统的皮带秤给料、称量检测、料量调节，选择和切换料仓等配料过程的自动控制。此时现场手动控制系统不起作用，完全通过中控室进行操作。
3、自动运行系统的启动和停止
四种方式：顺序启动、顺序停止、紧急停止、同时启动
B顺序启动:用于系统的初次启动或者顺序停止后的系统再启动，顺序启动功能可以控制参加配料的给料设备按照皮带的运行方向按一定的时间间隔依次启动，保证料头能够对齐。
B顺序停止：用于希望长时间停车的场合，这样可以保证输送皮带上的物料都运送干净，使皮带处于物料状态，并且可以保证料尾对齐。
B紧急停止：用于发生紧急情况所有参与配料的设备立即停止运行的场合。
B同时启动：用于急停后的再启动，能够使系统在上一次的“断点”处接着往下运行，就像没有发生过任何事情一样。
注意：不能随便，无顺序的点击这四个按钮，必须按操作要求来操作。
4、物料量的控制
B当某种物料量所需配比确定后，将其作为设定值输入上位机，经网络传输给称重仪表。物料落到称重皮带上，其重量由称重传感器检测，取得物料流量（测量值）的反馈电压信号（0～30mV）到称量控制仪表并运算成为PV当前值，经PID运算再输出4～20mA控制信号至变频器，以此改变其U／F输出值，从而改变皮带速度来控制物料量的大小，实现自动配料。
B物料配比的控制：本系统给料任务来自上位机的配比输入与计算进行控制，即将各种原料的工艺参数输入计算机，由计算机直接对各料种进行设定和配比协调。
B自动倒仓控制:同一种物料分别装于几个料仓中(如精矿粉),在生产中只用到其中的部分料仓给料,要求在某一正在给料的料仓发生故障(无料、堵料、机械故障等)时,控制系统根据程序设定,自动启动一满足条件且没有参与配料的料仓给料系统。
B燃料流量值的自动调整：设备顺停时，由于精矿粉的总量随着料仓的逐个减少，这时，程序自动逐渐减少燃料的下料量，以保证原配比不变。
1、网络系统选型
Ø上位工控机：研华IPC610 P4 17彩显，
C CPU：P42.8G
C内存：256M
C硬盘：80G
CCD-ROM:SONY DVD
ØPLC系统:CPU选用西门子CPU315-2DP。具有以下功能：
C具有较大容量的工作存贮器，可用于大量的I/O配置。两个通讯口，可用于MPI多点通讯及Profibus-DP分布式通讯。
C具有最高187.5千位/S数据传输能力，字操作时间<1uS,工作存贮器128K字节。
C编程软件采用STEP7.V5.3,具有丰富的编程指令和结构模块，以及强大的组网能力。
C具有扩展通讯功能，最多可带32个扩展模块，每个扩展单元8个模块，也就是说除主机架外，可扩展3个机架。
Ø软件设置： 操作系统选Windows2000Professional SP2,上位机运行西门子WINCCV6.0组态软件,PLC编程软件选用西门子STEP 7 V5.3。
Ø组态软件功能:
实现对全系统的控制管理以及进行系统运行界面的图形组态。运行期间上位机完成系统人-机对话、监控界面显示、报警处理和显示、生产数据处理和报表输出。
2、配料称选型
配料秤集机械、电气、仪表一体，是对散装物料进行连续的输送、计量的理想设备。并可根据现场要求，实现用动、自动、联动控制方式。是烧结、焦化、原料、水泥配料等生产工艺中的必选设备。根据工艺要求，选用江苏天秤LB-PP-P系列皮带秤。
Ø组成
由秤重桥架、速度传感器和积算器组成。
Ø原理
装有载荷传感器的称重桥架、安装于输送机的纵梁上，
