Система автоматического управления двуслойной загрузкой шихты на агломашину

 

Изобретение относится к области автоматизации агломерационных машин. Система состоит из дозаторов шихты перед скомковательными барабанами, ручных задатчиков, устройств управления барабанными питателями и аглолентой, датчиков скорости аглоленты, уровней шихты в загрузочных бункерах и толщин слоев шихты на аглоленте, задатчиков общего расхода шихты на агломашину, соотношения расходов шихты в нижний и верхний слои, среднего уровня шихты в бункерах и общей толщины слоя, а также переключателя режимов работы и управляющего комплекса, содержащего математические модели отдельных технологических участков, блоки вычислений среднего уровня шихты в бункерах, расчетных значений толщин слоев шихты, коэффициентов коррекции, блоки подготовки к безударному переводу в автоматический режим барабанных питателей и аглоленты, регуляторы среднего уровня разности уровней шихты в бункерах, толщин нижнего и верхнего слоев шихты, а также элементы алгебраического суммирования, умножения и деления сигналов. В системе применен удобный способ задания расходов и толщин слоев шихты. Корректирующие воздействия от регуляторов вводятся рациональным образом и не вносят дополнительных возмущений в процесс спекания шихты. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области автоматизации агломерационных машин.

Технологический процесс загрузки шихты на аглоленту в два слоя предъявляет к автоматической системе управления, кроме общих, ряд специфических требований, связанных с разным соотношением толщин слоев, разной основностью шихты в слоях и разным содержанием в них топлива. Общими требованиями являются стабилизация уровней шихты в загрузочных бункерах нижнего и верхнего слоев шихты и стабилизация толщин слоев на аглоленте. При изменениях производительности агломашины или общей толщины слоя шихты соотношение толщин нижнего и верхнего слоев шихты должно оставаться постоянным.

Трудности при управлении загрузкой шихты связаны с наличием в объекте управления значительных запаздываний и возмущающих воздействий. Для выполнения указанных требований в системе управления должно осуществляться пропорциональное изменение производительностей агрегатов на каждом из последовательных участков перемещения шихты с соответствующим сдвигом по времени. Корректирующие воздействия должны сохранять указанные пропорциональность расходов и соотношение толщин слоев шихты.

Известна система управления непрерывной подачей материалов на агломашину [1] включающая измеритель массы материала в загрузочном бункере и управляющее устройство, связанное с задвижкой барабанного питателя. Недостатком данной системы является отсутствие синхронизации между производительностями питателя и аглоленты, следовательно, она не обеспечивает стабильной загрузки шихты на агломашину.

Известна система стабилизации высоты слоя окатышей на обжиговой решетке [2] осуществляющая изменение скорости движения решетки по произведению выходного сигнала регулятора высоты слоя на задержанный во времени сигнал весоизмерителя. Данная система не предусматривает стабилизацию уровней материала в бункерах и не может быть использована при двухслойной загрузке.

Прототипом предлагаемого технического решения является система, реализующая способ автоматического управления процессом двухслойной загрузки на агломерационную машину [3] В состав системы входят дозаторы шихты из приемных бункеров для нижнего и верхнего слоев, датчики скорости движения аглоленты, уровней шихты в загрузочных бункерах нижнего и верхнего слоев, толщин нижнего и верхнего слоев шихты, задатчик среднего уровня шихты в загрузочных бункерах, задатчики ручного управления скоростями вращения барабанных питателей и скоростью аглоленты, переключатель режимов работы системы, управляющие устройства приводов барабанных питателей и аглоленты, а также управляющий комплекс, включающий математические модели загрузочных трактов шихты и участка аглоленты между точками загрузки шихты, блок вычисления среднего уровня шихты в загрузочных бункерах, регуляторы среднего уровня и разности уровней шихты в загрузочных бункерах, регуляторы толщин слоев шихты, пять элементов алгебраического суммирования и четыре элемента умножения.

Недостатки данной системы недостаточно высокие удобство и оперативность управления загрузкой шихты.

Цель изобретения повышение точности и оперативности управления за счет улучшения эксплуатационных характеристик системы.

Указанная цель достигается тем, что в состав системы дополнительно введены задатчик общего расхода шихты из приемных бункеров, задатчик соотношения расходов шихты в верхний и нижний слои и задатчик общей толщины слоя шихты на аглоленте. Состав управляющего комплекса дополнен вторым блоком вычисления для определения расчетных значений расходов шихты, третьим блоком вычисления для определения расчетных значений толщин нижнего и верхнего слоев шихты, четвертым блоком вычисления для формирования коэффициентов коррекции, тремя блоками подготовки к безударному переходу барабанных питателей и аглоленты в автоматический режим, четырьмя элементами деления и пятым элементом умножения. Первый вход второго блока вычисления соединен с выходом задатчика общего расхода шихты, второй вход с выходом задатчика соотношения расходов шихты, а первый и второй выходы с задающими входами дозаторов шихты нижнего и верхнего слоев соответственно. Первый и второй входы первого элемента деления соединены соответственно через первую и вторую матмодели с первым и вторым выходами второго блока вычисления, а выход со входом третьего блока вычисления. Первый вход пятого элемента умножения соединен с выходом задатчика общей толщины слоя шихты, второй вход с первым выходом четвертого блока вычисления, а выход со вторым входом третьего блока вычисления, первый и второй входы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов суммирования соответственно. Вход четвертого блока вычисления соединен с выходом регулятора среднего уровня шихты, а второй его выход со вторыми входами первого и третьего элементов умножения. Первые входы первого блока подготовки и второго элемента деления соединены с выходом второго элемента умножения. Первые входы второго блока подготовки и третьего элемента деления соединены с выходом четвертого элемента умножения, первые входы третьего блока подготовки и четвертого элемента деления соединены с выходом пятого элемента суммирования. Четвертый вход третьего блока подготовки соединен с выходом задатчика общей толщины слоя шихты. Вторые входы блоков подготовки соединены с выходом переключателя режимов работы, третьи их входы с выходами соответствующих задатчиков ручного управления, а выходы соответственно со вторыми входами второго, третьего и четвертого элементов деления, входы которых соответственно соединены со входами управляющих устройств приводов барабанных питателей нижнего и верхнего слоев шихты и аглоленты.

Аналогичные второй и третий блоки вычисления содержат элемент суммирования с единицей, элемент деления и элемент деления и элемент умножения. Первый вход элемента деления соединен с первым входом блока, второй вход с выходом элемента суммирования, а выход с первым выходом блока и с первым входом элемента умножения. Второй вход блока соединен со входом элемента суммирования и со вторым входом элемента умножения, выход которого соединен со вторым выходом блока. Четвертый блок вычислений содержит два элемента умножения и три элемента алгебраического суммирования с единицей. Первый вход первого элемента умножения соединен со входом блока, второй вход с выходом второго элемента суммирования, а выход через первый элемент суммирования с первым выходом блока. Первый вход второго элемента умножения соединен со входом блока, второй вход со входом второго элемента суммирования, а выход через третий элемент суммирования со вторым выходом блока.

Каждый из двух первых блоков подготовки выполнен в виде элемента деления, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока, блокировочный вход с третьим входом блока, а выход с выходом блока. Третий блок подготовки содержит два элемента деления и элемент умножения. Первый вход первого элемента деления соединен с первым входом блока, второй вход со вторым входом блока, а выход с первым входом второго элемента деления, второй вход которого соединен с третьим входом блока и с первым входом элемента умножения, второй вход элемента умножения соединен с выходом второго элемента деления, а выход с выходом блока, блокировочные входы элементов деления соединены с четвертым входом блока.

В предлагаемой системе управления вместо традиционно применяемых задатчиков расходов шихты в нижний и верхний слои применены задатчик общего расхода шихты на агломашину и задатчик соотношения расходов шихты в верхний и нижний слои. Такое решение технологически обоснованно, т.к. не требует от агломератчика дополнительных вычислений перед вводом заданных значений расходов шихты. Данное решение удобно при установлении необходимого заданного соотношения между расходами шихты при неизменном общем расходе, особенно при загрузке в каждый из слоев шихты с разным содержанием топлива или основности. Предлагаемое решение полезно также при изменениях общего расхода шихты при неизменном соотношении расходов в слои, например при регулировании места окончания процесса спекания шихты путем изменения скорости аглоленты. На основании указанных двух заданных параметров в управляющем комплексе вычисляются и используются расчетные значения расходов шихты в нижний и верхний слои: Q_шн.р Q_ш.об.з/(1 + K_в/н.з); Q_шв.р Q_ш.об.з К_в/н.з/(1 + K_в/н.з) (1) Вместо обычно используемых двух задатчиков толщин слоев шихты в предлагаемой системе применен один задатчик общей толщины слоя шихты. Расчетные значения толщин нижнего и верхнего слоев шихты вычисляются в управляющем комплексе с использованием заданного значения соотношения соответствующих расходов шихты. Данное решение основано на том, что соотношение толщин слоев должно быть равным соотношению соответствующих расходов шихты. Предлагаемое решение исключает возможность ошибочного установления соотношения толщин слов, не равного соотношению расходов шихты. Для вычисления расчетных значений толщин слоев используются расчетные значения расходов шихты на выходах матмоделей М₁ и М₂ загрузочного тракта: Q^М1_шн.р М₁(Q_шн.р); Q^М2 _шв.р= М₂(Q_шв.р), (2) по которым определяется коэффициент соотношения расходов, приведенный к концу загрузочного тракта: K^м1,2_в/н.р Q^м2_шв.р/Q^м1_шн.р (3) Расчетные значения толщин слоев вычисляются как; Н_шн.р Н_{ш.об.з.к}/(1 + K^м1,2_в/н.р); (4) Н_шв.р Н_{ш.об.з.к} К^м1,2_в/н.р/(1 + K^м1,2_в/н.р), где Н_{ш.об.з.к} Н_ш.об.з заданное значение общей толщины слоя шихты, откорректированное по отклонению среднего уровня шихты в загрузочных бункерах от его заданного значения.

В отличие от системы-прототипа, в которой стабилизация среднего уровня шихты в загрузочных бункерах осуществляется только путем коррекции скоростей барабанных питателей и аглоленты, в предлагаемой системе коррекция вводится также и на толщины слоев шихты. Данное решение позволяет снизить влияние среднего уровня на скорость аглоленты и следовательно на процесс спекания всей шихты, находящейся на аглоленте. Для выбора рациональной степени воздействия регулятора среднего уровня на толщину слоя шихты и скорости приводов служит исходно устанавливаемый коэффициент К_к. Коэффициенты коррекции формируются в виде K_h1 1 K_h(1 K_{к); Kh2} 1 K_h K_к, (5) где K_h выходной сигнал регулятора среднего уровня шихты в загрузочных бункерах. K_h1 коэффициент коррекции толщины слоя. Изменение настроечного коэффициента К_к увеличивает один из коэффициентов коррекции и одновременно на ту же величину уменьшает другой.

В предлагаемую систему для оперативного и безударного перевода барабанных питателей в автоматический режим дополнительно введены второй и третий элементы деления и два соответствующих блока подготовки. В блоках подготовки в ручном режиме непрерывно отслеживаются расчетные значения расходов шихты на выходах матмоделей загрузочных трактов, а также сигналы соответствующих задатчиков ручного управления скоростями барабанных питателей, и формируются масштабные коэффициенты: K_бпн Q^м1_шн.р.к1/X_{бпн.руч}; К_бпв Q^м1_шв.р.к1/Х_{бпв.руч} (6) После перевода в автоматический режим сигналы управления скоростями питателей вычисляются по формулам:
X_бпн.р K_h2K_н Q^м1_шн.р.к1/K_бпн;
Х_бпв.р K_h2K_вQ^м2_шв.р.к1/K_бпв (7) В связи с тем, что при ручном режиме все регуляторы системы блокированы, а коэффициенты K_h1 K_h2 K_в К_н 1, то в первый момент после перевода питателей в автоматический режим сигналы управления устанавливаются равными:
X_бпн.р Q^м1_шн.р.к1/K_бпн;
Х_бпв.р Q^м2_шв.р.к1/K_бпв (8) Следовательно, в момент перевода сигналы управления оказываются равными соответствующим сигналам ручного управления, бывшим до перевода, и скорости питателей остаются неизменными. В следующие моменты времени вступают в работу регуляторы и сигналы управления формируются по формулам (8).

Дополнительно введенный блок подготовки аглоленты, кроме самой подготовки аглоленты к безударному переводу в автоматический режим, осуществляет функцию изменения заданного значения общей толщины слоя шихты на аглоленте. При ручном режиме на основании непрерывно отслеживаемых расчетных значений расходов шихты и сигнала задатчика ручного управления скоростью аглоленты формируется масштабный коэффициент:
K_ал Q^м1,2_{ш.об.р.к}/X_ал.руч. (9) Одновременно вычисляется вспомогательный коэффициент:
K_ш К_ал Н_ш.об.з. (10) В момент перехода в автоматический режим сигнал управления скоростью аглоленты с помощью четвертого элемента деления устанавливается равным:
X_ал.р Q^м1,2_ш.об.к/K_ал (11) и скорость аглоленты остается неизменной. В автоматическом режиме сигнал управления скоростью аглоленты определяется расчетным значением общего расхода шихты и корректирующим воздействием регулятора среднего уровня шихты. Кроме этого, в автоматическом режиме непрерывно производится вычисление масштабного коэффициента:
K_ал К_ш Н_ш.об.з (12) При изменении заданного значения общей толщины слоя соответственно меняются масштабный коэффициент и сигнал управления скоростью аглоленты по уравнению (12). При этом оперативно устанавливается толщина слоя шихты, равная заданной.

Структура системы предусматривает использование сигнала задатчика толщины общего слоя шихты одновременно как для формирования расчетных значений толщин нижнего и верхнего слоев шихты, так и для формирования масштабного коэффициента К_ал. При изменении заданного значения общей толщины слоя новая толщина слоя оперативно устанавливается путем изменения соотношения между скоростью аглоленты и скоростями барабанных питателей. Регуляторы толщин нижнего и верхнего слоев шихты при этом не приходят в действие, т.к. на их входах одновременно и одинаково изменяются как расчетные, так и фактические значения толщин слоев. Это исключает дополнительные нарушения толщин слоев в переходных процессах, которые возникли бы в противном случае.

Структурой системы обеспечивается ввод сигнала коррекции К_h1 от регулятора среднего уровня шихты в канал задания толщины общего слоя шихты не в виде дополнительного слагаемого, а при помощи элемента умножения. Этим достигается процентное влияние корректирующего воздействия, т.е. воздействие на одинаковую относительную величину независимо от заданного значения общей толщины слоя шихты.

В состав системы входят технологический объект управления, включающий загрузочный тракт шихты от приемных до загрузочных бункеров, барабанные питатели шихты нижнего и верхнего слоев и аглоленту, автоматические дозаторы шихты, датчики и задатчики технологических параметров, устройства управления и приводы барабанных питателей и аглоленты, а также управляющий комплекс и переключатель режимов работы.

Общий состав и схема соединений системы представлены на фиг.1, где: ТОУ технологический объект управления, включающий загрузочный тракт шихты от приемных до загрузочных бункеров, барабанные питатели шихты и аглоленту; УК управляющий комплекс; ПР переключатель режимов работы; Зд.Q_ш.об, Зд.К_в/н, Зд. h_ш.ср, Зд.Н_ш.об задатчики общего расхода шихты на агломашину, коэффициента соотношения расходов шихты в верхний и нижний слои, среднего уровня шихты в загрузочных бункерах и общей толщины слоя шихты на аглоленте; Q_ш.об.з, К_в/н.з, h_ш.ср.з, Н_ш.об.з заданные значения указанных параметров; Зд.n_бпн, Зд.n_бпв, Зд.V_ал задатчики ручного управления скоростями барабанных питателей и аглоленты; Х_{бпн.руч}, Х_{бпв.руч}, Х_ал.руч сигналы указанных задатчиков; Х_бпн.р, Х_бпв.р, Х_ал.р расчетные значения указанных сигналов; УУ_бпн, УУ_бпв, УУ_ал устройства управления и приводы барабанных питателей и аглоленты; Х_бпн, Х_бпв, Х_ал входные сигналы указанных устройств; n_бпн, n_бпв, V_ал скорости барабанных питателей и аглоленты; П_а-р сигнал о положении переключателя ПР; АД_шн, АД_шв автоматические дозаторы шихты для нижнего и верхнего слоев; Q_шн.р, Q_шв.р расчетные значения расходов шихты; Q_шн, Q_шв текущие значения расходов шихты; Д.V_ал, Д.h_шн, Д.h_шв, Д.Н_шн, Д.Н_шв датчики скорости аглоленты, уровней шихты в загрузочных бункерах и толщин слоев шихты на аглоленте; V_ал, h_шн, h_шв, Н_шн, Н_шв сигналы указанных датчиков.

Состав и схема соединений управляющего комплекса представлены на фиг.2. где: БВ₁.БВ₄ блоки вычисления среднего значения уровня шихты в загрузочных бункерах, расчетных значений расходов шихты из приемных бункеров, расчетных значений толщин нижнего и верхнего слоев шихты и коэффициентов коррекции; М₁, М₂ матмодели загрузочных трактов шихты от приемных до загрузочных бункеров; М₃ матмодель участка аглоленты между точками загрузки шихты в нижний и верхний слои; ЭУ₁.ЭУ₅ элементы умножения; ЭС₁.ЭС₅ элементы алгебраического суммирования; ЭД₁.ЭД₄ элементы деления; Р_h.cр, P_Δh, P_н.шн, Р_н.шв регуляторы среднего уровня шихты, разности уровней шихты, толщины нижнего слоя шихты и толщины верхнего слоя шихты; Б_бпн, Б_бпв, Б_ал блоки подготовки к безударному переходу в автоматический режим барабанных питателей и аглоленты; I контур формирования расчетных значений расходов шихты из приемных бункеров; II контур формирования расчетных значений толщин слоев шихты; III контур стабилизации среднего уровня шихты в загрузочных бункерах; IV контур стабилизации равенства уровней шихты в загрузочных бункерах; V контур стабилизации толщины нижнего слоя шихты; VI контур стабилизации толщины верхнего слоя шихты; VII контур формирования сигнала управления скоростью вращения барабанного питателя шихты нижнего слоя; VIII контур формирования сигнала управления скоростью вращения барабанного питателя шихты верхнего слоя; IX контур формирования сигнала управления скоростью движения аглоленты; Q^м1_шн.р, Q^м1_шв.р, К^м1,2_в/н.р, ΔН^м3_ш.р.к расчетные значения параметров на выходах соответствующих матмоделей; Н_шн.р, Н_шв.р расчетные значения толщин слоев шихты; Н_{ш.об.з.к} откорректированное заданное значение общей толщины слоя шихты; h_ш.ср 0,5(h_шн + h_шв) среднее значение уровня шихты в загрузочных бункерах; Δ h_ш.ср h_ш.ср.з h_ш.ср отклонение среднего уровня шихты от заданного значения; К_h выходной сигнал регулятора среднего уровня шихты; К_к коэффициент настройки; K_h1, K_h2 коэффициенты коррекции; Δ h_ш.н-в h_шн h_шв разность уровней шихты в загрузочных бункерах; Δ Н_ш.р.к выходной сигнал регулятора разности уровней шихты; ΔН_шн, ΔН_шв входные сигналы соответствующих регуляторов толщин слоев шихты; К_н, К_в выходные сигналы регуляторов толщин слоев шихты; Q^м1_шн.р.к, Q^м1_шн.р.к1, Q^м2_шв.р.к, Q^м2_шв.р.к1, Q^м1,2_{ш.об.р.к}Q^м1_шн.р.к + Q^м2_шв.р.к откорректированные расчетные значения расходов шихты; К_бпн, К_бпв, К_ал коэффициенты для безударного перевода барабанных питателей и аглоленты в автоматический режим.

На фиг. 3 показаны состав и схемы соединений второго и третьего блоков вычислений; на фиг. 4 то же, четвертого блока вычислений; на фиг.5 то же, первого и второго блоков подготовки; на фиг.6 то же, третьего блока подготовки (ЭД элементы деления, ЭУ элементы умножения, ЭС элементы алгебраического суммирования).

Работа контура I в управляющем комплексе (фиг.2) состоит в формировании в блоке БВ₂ расчетных значений расходов шихты из приемных бункеров Q_шн.р, Q_шв.р по уравнениям (1) и выдаче их в качестве заданий дозаторам шихты АД_шн, АД_шв. Дозаторы обеспечивают стабилизацию расходов шихты Q_шн, Q_шв на уровне заданий.

В контуре II используются две матмодели загрузочного тракта М₁, М₂, каждая из которых содержит последовательно соединенные элемент чистого запаздывания и апериодическое звено. После прохождения матмоделей параметры Q_шн.р и Q_шв._р преобразуются по уравнениям (2) так, что время и характер изменения Q^м1_шн.р и Q^м2_шв.р аналогичны времени и характеру изменения соответствующих расходов шихты перед загрузочными бункерами. Коэффициент соотношения расчетных расходов шихты в этой точке, определяется при помощи элемента деления ЭД₁ по уравнению (3) и используется в блоке БВ₃ для вычисления по уравнению (4) расчетных значений толщин нижнего и верхнего слоев шихты Н_шн.р, Н_шв.р. Для этого используется также откорректированное при помощи множительного элемента ЭУ₅ заданное значение толщины общего слоя шихты. Выходные сигналы контура Н_шн.р и Н_шв.р являются задающими для контуров стабилизации толщин слоев шихты.

В контуре III при помощи регулятора Р_h.cp осуществляется стабилизация среднего уровня шихты в загрузочных бункерах h_ш.ср, вычисляемого в блоке БВ₁. Входным сигналом регулятора является отклонение h_ш.ср от задания h_ш.ср.з. Выходной сигнал регулятора изменяется в пределах от -0,5 до + 0,5 относительных единиц. При переводе системы в ручной режим по сигналу П_А-Р выходной сигнал регулятора К_h устанавливается равным нулю. При переводе системы в автоматический режим изменение выходного сигнала регулятора (при отклонении среднего уровня от задания) происходит от нуля. Формирование выходных сигналов контура К_h1 и К_h2 осуществляется в блоке БВ₄ по уравнениям (5). Данные сигналы определяются выходным сигналом регулятора и коэффициентом К_к, устанавливаемым исходно в пределах от нуля до единицы. В итоге корректирующие сигналы К_h1 и К_h2 могут изменяться в пределах от 0,5 до 1,5 относительных единиц, т.е. изменять корректируемые параметры максимум на ± 50% от их исходных значений. Необходимая же величина корректирующих воздействий зависит от настроек регулятора и настроечного коэффициента К_к. Выходной сигнал К_h1 используется в контуре II для корректировки заданной толщины слоя шихты, а К_h2 в контурах VII, VIII и IX для корректировки скоростей барабанных питателей и аглоленты.

Контур IV осуществляет выравнивание уровней шихты в загрузочных бункерах. Выходным сигналом регулятора P_Δh является разность между уровнями шихты в бункерах нижнего и верхнего слоев Δ h_ш.н-в h_шн h_шв. Выходной сигнал регулятора максимально изменяется в пределах от -0,5 до +0,5 от диапазона измерения толщин нижнего и верхнего слоев шихты. В ручном режиме работы выходной сигнал регулятора устанавливается равным нулю. Первым выходным сигналом контура Δ Н_ш.р.к является выходной сигнал регулятора непосредственно, а вторым Δ Н^м3_ш.р.к этот же сигнал на выходе матмодели М₃, осуществляющей чистое запаздывание сигнала на время перемещения шихты между точками ее загрузки на аглоленту. Выходные сигналы контура IV используются для коррекции заданий в контурах V и VI.

Контурами V и VI осуществляется стабилизация толщин нижнего и верхнего слоев шихты на аглоленте. Заданием каждого из регуляторов является расчетное значение толщины слоя (Н_шр.р и Н_шв.р), скорректированное выходными сигналами контура IV. Входом каждого из регуляторов (Δ Н_шн и Δ Н_шв) является отклонение толщины слоя (Н_шн и Н_шв) от скорректированного расчетного значения. Выходными сигналами регуляторов являются коэффициенты коррекции К_н и К_в, максимально изменяющиеся в пределах от 0,5 до 1,5 относительных единиц. В ручном режиме работы выходные сигналы равны единице. Коэффициенты К_н и К_в используются в контурах VII и VIII.

Контурами VII и VIII осуществляется формирование сигналов управления скоростями барабанных питателей (Х_бпн.р и Х_бпв.р). Выходными сигналами контуров по прямым каналам являются расчетные значения расходов шихты на выходах матмоделей загрузочных трактов (Q^м1_шн.р и Q^м2_шв.р), а по остальным каналам сигналы задатчиков ручного управления (X_{бпн.руч} и Х_{бпв.руч}), сигнал о положении переключателя режимов работы (П_А-Р) и корректирующие коэффициенты (К_h2, К_Н и К_в). В ручном режиме масштабные коэффициенты (К_бпн и К_бпв) определяются по уравнениям (6). В первый момент после перевода в автоматический режим выходные сигналы устанавливаются по уравнениям (8), а далее по уравнениям (7).

Контуром IX производится формирование сигнала управления скоростью аглоленты Х_ал.р. Входные сигналы контура по прямому каналу те же, что и в двух предыдущих контурах, а по остальным каналам сигнал задатчика ручного управления Х_ал.руч. сигнал о положении переключателя П_А-Р и сигнал задатчика общей толщины слоя шихты. В ручном режиме работы масштабные коэффициенты К_ал и К_ш определяются по уравнениям (9) и (10). В первый момент после перевода в автоматический режим выходной сигнал устанавливается по уравнению (11), а далее корректируется с учетом уравнения (12).

Выходные сигналы управляющего комплекса УК (фиг.1) Х_бпн.р, Х_бпв.р и Х_ал.р, после переключателя режимов работы ПР именуемые Х_бпн, Х_бпв и Х_ал, поступают на входы соответствующих устройств управления УУ_бпн, УУ_бпв и УУ_ал приводами барабанных питателей и аглоленты, которые обеспечивают установление скоростей n_бпн, n_бпв и V_ал этих механизмов в соответствии с выданными сигналами.

П р и м е р. Предлагаемое техническое решение использовано в подсистеме "Загрузка" АСУ ТП агломашины АКМ-312 Новолипецкого меткомбината. АСУ ТП выполнена на базе микропроцессорного комплекса МикроДАТ. Все функции элементов предлагаемой системы и их структурные связи реализованы в подсистеме "Загрузка" в виде программных модулей. Система автоматического управления двухслойной загрузкой шихты на агломашину в составе АСУ ТП работает успешно. Ниже работа системы рассмотрена для конкретных данных.

а) Исходный технологический режим.

Заданные значения параметров: Q_ш.об.з 1000 т/ч; К_в/н.з 0,6; Н_ш.об.з 400 мм; h_ш.ср.з 50% К_к 0,2; Х_{бпн.руч} 2,0 об/мин; Х_{бпв.руч} 1,5 об/мин; Х_ал.руч 4,31 м/мин.

Расчетные значения параметров:
Q_шн.р 1000/(1+0,6) 625 т/ч; Q_шв.р1000˙0,6/(1+0,6) 375 т/ч; Н_шн.р 400/(1+0,6) 250 мм; Н_шв.р 400˙ 0,6/(1+0,6)= 150 мм; К_бпн 625/2 312,5 (т/ч)/(об/мин); К_бпв 375/1,5 250 (т/ч)/(об/мин); К_ал1000/4,31 232 (т/ч)/(м/мин); К_ш 232/400 0,58 (т/ч)/(м/мин) ˙мм. K_h K_h1 K_h2 K_н К_в 1; Δ Н^м3_ш.р.к Δ Н_ш.р.к 0 _Хбпн.р 2,0 об/мин; Х_бпв.р 1,5 об/мин; Х_ал 4,31 м/мин.

Фактические значения параметров:
Q_шн 625 т/ч; Q_шв 375 т/ч; h_шн 50%
h_шв 50% Н_шн 250 мм; Н_шв 150 мм.

n_бпн 2,0 об/мин; n_бпв 1,5 об/мин; V_ал4,31 м/мин.

б) Изменение заданного соотношения К_в/н.з.

При вводе в УК нового заданного значения соотношения, например К_в/н.з 1, в контуре I определяются новые расчетные расходы Q_шн.р Q_шв.р 500 т/ч. Дозаторы начинают выдавать шихту с расходами Q_шнQ_шв 500 т/ч. Через время прохождения сигналов в матмоделях М₁ и М₂ (например 4 мин) в контуре II K^м1,2_в/н.з также становится равным единице, а расчетные значения толщин слоев шихты Н_шн.р Н_шв.р 200 мм. Одновременно в контурах VII и VIII устанавливаются скорости барабанных питателей Х_бпн.р n_бпн 1,6 об/мин и Х_бпв.р n_бпв 2,0 об/мин. Скорость аглоленты не изменяется, т.к. общий расход шихты остался прежним. В итоге расходы шихты, скорости питателей, расчетные и фактические толщины слоев устанавливаются в соответствии с новым заданием. Регуляторы толщин слоев и уровней шихты при этом не работают, т.к. их входные сигналы остаются равными нулю.

в) Изменение заданного расхода шихты Q_ш.об.з
Если при работе в режиме по п. б вводится новое задание Q_ш.об.з 900 т/ч, то Q_шн.р Q_шв.р Q_шн Q_шв 450 т/ч. На выходах М₁ и М₂ через время запаздывания Q^м1_шн.р Q^м2_шв.р= 450 т/ч, в контурах VII, VIII и IX Х_бпн.р n_бпн 1,44 об/мин; Х_бпв.рn_бпв 1,8 об/мин и Х_ал.р V_ал 3,88 м/мин. Регуляторы в действие не приходят.

г) Изменение заданной толщины слоя шихты
Если при работе в режиме по п. в вводится новое задание Н_ш.об.з 380 мм, то в контуре II устанавливаются Н_шн.р Н_шв.р 190 мм, а в контуре IX К_ал 220,4 (т/ч)(м/мин) и Х_ал.р V_ал 4,08 м/мин. Скорости питателей при этом не изменяются. Регуляторы в действие не приходят.

д) Стабилизация среднего уровня шихты в загрузочных бункерах
При изменении задания, например до h_ш.ср.з 60% на входе регулятора Р_h.cp появляется сигнал Δ h_ш.ср 60 50 10% и регулятор увеличивает выходной сигнал К_h в соответствии со своими исходными настройками, например до К_h 0,25. При этом К_h1 0,8 и К_h2 0,95. В контуре II устанавливаются значения Н_{ш.об.з.к} 304 мм, Н_шн.рН_шв.р 152 мм. В контурах V и VI на входах регуляторов появляются сигналы Δ Н_шн Н_шв 152 190 38 мм и регуляторы уменьшают свои выходные сигналы в соответствии со своими исходными настройками, например до К_н К_в 0,85. При этом в контурах VII и VIII устанавливаются Х_бпн.рn_бпн 450 ˙0,95˙ 0,85/312,5 1,16 об/мин, Х_бпв.р n_бпв 450 0,95 0,85/250 1,45 об/мин. В контуре IX устанавливается Х_ал.рV_ал 900˙ 0,95/220,4 3,88 м/мин. В итоге при указанном комбинированном воздействии на толщину слоя и скорости приводов достигается заданное увеличение среднего уровня шихты в бункерах, после чего (например через 15 с) все корректирующие воздействия снимаются (Δ h_ш.ср К_h 0; K_h1 K_h21) и устанавливаются исходные значения скоростей приводов.

е) При возникновении разности уровней шихты в загрузочных бункерах, например на Δ h_ш.н-в 20% выходной сигнал Δ Н_ш.р.к регулятора PΔh увеличивается в соответствии с его настройками. Этот сигнал поступает в виде коррекции к заданиям в контур V непосредственно и в контур VI после матмодели М₃ (например через 1 мин). Выходные сигналы контуров V и VI через контуры VII и VIII обеспечивают увеличение коэффициента К_н и уменьшение К_в, что вызывает соответствующие изменения скоростей барабанных питателей. В результате в бункере нижнего слоя уровень шихты снижается, а в бункере верхнего слоя повышается. При выравнивании уровней шихты корректирующие воздействия исключаются и устанавливаются исходные значения скоростей.

В качестве базового образца может служить система автоматического контроля и регулирования высоты слоя шихты на паллетах агломашины [4] включающая датчик высоты слоя шихты, задатчик, регулятор и устройство управления скоростью вращения барабанного питателя. Данная система, как и другие известные системы, не обеспечивает стабилизацию уровней шихты в загрузочных бункерах и неэффективна для управления двухслойной загрузкой шихты на аглоленту.

Предлагаемая система лишена указанных недостатков. Техническая эффективность системы состоит в повышении точности стабилизации уровней шихты в загрузочных бункерах и толщин слоев шихты на аглоленте, а также в улучшении эксплуатационных характеристик. В частности, при использовании данной системы агломератчику не требуется подбирать методом проб и ошибок толщину слоя шихты, удовлетворяющую установленным расходам шихты и скорости аглоленты, в системе значения скоростей приводов устанавливаются автоматически по технологически заданным расходу шихты, соотношению между слоями и общей толщине слоя шихты.

В системе применен более удобный способ задания технологических параметров.

Корректирующие воздействия в системе осуществляются наиболее рациональным образом и не вносят сколько-нибудь значительных возмущений в процесс спекания шихты.

Система успешно реализуется на базе вычислительной техники.

Формула изобретения

1. СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ДВУСЛОЙНОЙ ЗАГРУЗКОЙ ШИХТЫ НА АГЛОМАШИНУ, содержащая датчики скорости движения аглоленты, уровней шихты в загрузочных бункерах нижнего и верхнего слоев, толщин нижнего и верхнего слоев шихты, датчик среднего уровня шихты в загрузочных бункерах, задатчики ручного управления частотами вращения барабанных питателей нижнего и верхнего слоев шихты и скоростью движения аглоленты, управляющие устройства приводов барабанных питателей и аглоленты, а также управляющий комплекс, включающий первую и вторую математические модели загрузочных трактов шихты от приемных до загрузочных бункеров, третью математическую модель участка аглоленты между точками загрузки шихты в нижний и верхний слои, первый блок вычисления среднего уровня шихты в загрузочных бункерах, регуляторы среднего уровня и разности уровней шихты в загрузочных бункерах, регуляторы толщин нижнего и верхнего слоев шихты, пять элементов алгебраического суммирования и четыре элемента умножения, причем первый вход первого элемента суммирования соединен с выходом задатчика среднего уровня шихты, второй вход с выходом первого блока вычисления, а выход с входом регулятора среднего уровня шихты, первый и второй входы первого блока вычисления соединены соответственно с выходами датчиков нижнего и верхнего уровней шихты в загрузочных бункерах, первый и второй входы второго элемента суммирования соединены соответственно с выходами датчиков уровней шихты в загрузочных бункерах, а выход с входом регулятора разности уровней шихты, выход которого непосредственно соединен с третьим входом третьего элемента суммирования, а через третью математическую модель с третьим входом четвертого элемента суммирования, второй вход третьего элемента суммирования соединен с выходом датчика толщины нижнего слоя шихты, а выход с входом регулятора толщины нижнего слоя шихты, выход которого соединен с вторым входом второго элемента умножения, второй вход четвертого элемента суммирования соединен с выходом датчика толщины верхнего слоя шихты, а выход с входом регулятора толщины верхнего слоя шихты, выход которого соединен с вторым входом четвертого элемента умножения, первый вход первого элемента умножения соединен с выходом первой матмодели, а выход с первым входом второго элемента умножения, первый вход третьего элемента умножения соединен с выходом второй математической модели, а выход с первым входом четвертого элемента умножения, первый и второй входы пятого элемента суммирования соединены с выходами первой и второй математических моделей соответственно, отличающаяся тем, что в состав системы дополнительно введены переключатель режимов работы, задатчик общего расхода шихты из приемных бункеров, задатчик соотношения расходов шихты в верхний и нижний слои и задатчик общей толщины слоя шихты на аглоленте, состав управляющего комплекса дополнен вторым блоком вычисления для определения расчетных значений расходов шихты, третьим блоком вычисления для определения расчетных значений толщин нижнего и верхнего слоев шихты, четвертым блоком вычисления для формирования коэффициентов коррекции, тремя блоками подготовки к безударному переходу барабанных питателей и аглоленты в автоматический режим, четырьмя элементами деления и пятым элементом умножения, причем первый вход второго блока вычисления соединен с выходом задатчика общего расхода шихты, второй вход с выходом задатчика соотношения расходов шихты, а первый и второй выходы с задающими входами дозаторов шихты нижнего и верхнего слоев соответственно, первый и второй входы первого элемента деления соединены соответственно через первую и вторую математические модели с первым и вторым выходами второго блока вычисления, а выход с входом третьего блока вычисления, первый вход пятого элемента умножения соединен с выходом задатчика общей толщины слоя шихты, второй вход с первым выходом четвертого блока вычисления, а выход с вторым входом третьего блока вычисления, первый и второй входы которого соединены с первыми входами третьего и четвертого элементов суммирования соответственно, вход четвертого блока вычисления соединен с выходом регулятора среднего уровня шихты, а второй его выход с вторыми входами первого и третьего элементов умножения, первые входы первого блока подготовки и второго элемента деления соединены с выходом второго элемента умножения, первые входы второго блока подготовки и третьего элемента деления соединены с выходом четвертого элемента умножения, первые входы третьего блока подготовки и четвертого элемента деления с выходом пятого элемента суммирования, четвертый вход третьего блока подготовки с выходом задатчика общей толщины слоя шихты, вторые входы блоков подготовки с выходом переключателя режимов работы, третьи их входы - с выходами соответствующих задатчиков ручного управления, а выходы соответственно с вторыми входами второго, третьего и четвертого элементов деления, входы которых соответственно соединены с входами управляющих устройств приводов барабанных питателей нижнего и верхнего слоев шихты и аглоленты.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что аналогичные второй и третий блоки вычисления содержат элемент суммирования с единицей, элемент деления и элемент умножения, причем первый вход элемента деления соединен с первым входом блока, второй вход с выходом элемента суммирования, а выход с первым выходом блока и с первым входом элемента умножения, второй вход блока соединен с входом элемента суммирования и с вторым входом элемента умножения, выход которого соединен с вторым выходом блока.

3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что четвертый блок вычислений содержит два элемента умножения и три элемента алгебраического суммирования с единицей, причем первый вход первого элемента умножения соединен с входом блока, второй вход с выходом второго элемента суммирования, а выход через первый элемент суммирования с первым выходом блока, первый вход второго элемента умножения соединен с входом блока, второй вход с входом второго элемента суммирования, а выход через третий элемент суммирования с вторым выходом блока.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждый из двух первых блоков подготовки выполнен в виде элемента деления, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым входами блока, блокировочный вход
с третьим входом блока, а выход с выходом блока.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что третий блок подготовки содержит два элемента деления и элемент умножения, причем первый и второй входы первого элемента деления соединены с одноименными входами блока, а выход с первым входом второго элемента деления, второй вход которого соединен с третьим входом блока и с первым входом элемента умножения, второй вход элемента умножения соединен с выходом второго элемента деления, а выход с выходом блока, блокировочные входы элементов деления соединены с четвертым входом блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6