一种红土镍矿冶炼竖炉熔剂配料自动控制系统

摘要

本发明属于镍铁生产领域，涉及节能环保型红土镍矿冶炼竖炉熔剂配料自动控制系统。其特征是由检测单元、工控机、PLC控制单元、执行机构部分四部分组成，内容包括1)红土镍矿成分、熔剂成分检测和冶炼前的即时在线分析；2)熔剂配比计算及自动配料过程；3)熔剂配比计算的自我完善功能三个部分。本发明对于每批次入炉前的原料和熔剂成分进行检测，并根据Mg-Si-Ca三元相图特点，由计算机找出冶炼相应的渣型，然后算出所需熔剂量，同时采用自动化控制加料，不仅节省了大量人力，还可以保证冶炼炉料准备的正确率。

权利要求

1.一种红土镍矿冶炼竖炉熔剂配料自动控制系统，其特征是由检测单元、工控机、PLC控制器、执行机构部分四部分组成，内容包括1)红土镍矿成分、熔剂成分检测和冶炼前的即时在线分析；2)熔剂配比计算及自动配料过程；3)熔剂配比计算的自我完善功能三个部分；

具体控制步骤为：

(1)、利用X荧光光谱仪在线检测料仓内的原料和熔剂的成分，并送到PLC控制器，PLC又将这些检测值通过以太网传送到工控机；

(2)、利用在工控机里存储有根据工艺理论和经验编写的工程应用程序，根据采集到的原料和熔剂成分值预算出原料和熔剂的配比和出渣的成分值；

(3)、将预计算出的配比传给PLC控制器，同时工控机里将此化验成分值和预计算的配比值及出渣的成分值形成一个关系表，便将其存储在数据库里；

(4)、PLC控制器收到预计算的配比值后，将适时的控制相应的电动阀动作，按预计算好的配比配料，同时PLC控制器将对加入的料自动定义批次号进行跟踪；

(5)、步骤(4)所述批次的炉料经过一定的时间熔炼后出铁出渣，对该批铁和渣自动取样，样品经冷却后自动送到在线检测仪分析其成分值，样品化验成分值传输到工控机；

(6)、工控机里的应用程序将按照批次号找出存储于计算机的预算配比值和渣料成分值，将预算渣料成分值和实际值进行比较，参考此比较值，对原料配比公式和实际值有差异的经验参数进行调整，以使下批次配比和渣料成分的预算值更逼近实际值，并用更准确的预算值更新原先存储于数据库的值，以此往复直至达到最佳配比。

说明书

一种红土镍矿冶炼竖炉熔剂配料自动控制系统

技术领域

[0001] 本发明属于镍铁生产领域，涉及一种节能环保型红土镍矿冶炼竖炉熔剂配料自动控制系统，主要利用检测技术和PLC技术实现冶炼前的熔剂需求计算和自动添加。技术背景

[0002] 目前已有大量镍铁生产企业用红土镍矿来生产镍铁，但原料熔剂添加过程基本是人工按一定比例大致完成的。这样不仅需要大量的劳动力，而且由于各批次红土镍矿成分波动，生产过程不能稳定。发明内容：

[0003] 本发明目的是为了解决红土镍矿冶炼原料熔剂添加费时费力和原料成分不稳的问题。

[0004] 一种红土镍矿冶炼竖炉熔剂配料自动控制系统，由检测单元，工控机，PLC控制器，执行机构部分四部分组成，包括1)红土镍矿成分、熔剂成分检测和冶炼前的即时在线分析；2)熔剂配比计算及自动配料过程；3)熔剂配比计算的自我完善功能三个部分[0005] 具体控制步骤为：

[0006] 1、利用X荧光光谱仪在线检测料仓内的原料和熔剂的成分，并送到PLC控制器，PLC又将这些检测值通过以太网传送到工控机。

[0007] 2、利用在工控机里存储有根据工艺理论和经验编写的工程应用程序，根据采集到的原料和熔剂成分值预算出原料和熔剂的配比和出渣的成分值。

[0008] 3、将预计算出的配比传给PLC控制器，同时工控机里将化验成分值和预计算的配比值及出渣的成分值形成一个关系表，便将其存储在数据库里。

[0009] 4、PLC控制器收到预计算的配比值后，将适时的控制相应的电动阀动作，按预计算好的配比配料，同时PLC控制器将对加入的料自动定义批次号进行跟踪。

[0010] 5、步骤4所述批次的炉料经过一定的时间熔炼后出铁出渣，对该批铁和渣自动取样，样品经冷却后自动送到在线检测仪分析其成分值，样品化验成分值传输到工控机。

[0011] 6、工控机里的应用程序将按照批次号找出存储于计算机的预算配比值和渣料成分值，将预算渣料成分值和实际值进行比较，参考此比较值，对原料配比公式和实际值有差异的经验参数进行调整，以使下批次配比和渣料成分的预算值更逼近实际值，并用更准确的预算值更新原先存储于数据库的值，以此往复直至达到最佳配比。

[0012] 本发明对于每批次入炉前的原料和熔剂成分进行检测，并根据Mg-Si-Ca三元相图特点，由计算机找出冶炼相应的渣型，然后算出所需熔剂量，同时采用自动化控制加料，不仅节省了大量人力，还可以保证冶炼炉料准备的正确率。

附图说明

[0013] 图1为本发明系统结构图，

[0014] 图2为本发明系统流程图。

具体实施方式

[0015] 本发明由自动配料系统由检测单元，工控机，PLC控制器，执行机构部分四部分组成。

[0016] 检测单元主要是EDX3600BX荧光光谱仪，EDX3600BX荧光光谱仪是利用XRF技术解决国内水泥厂、钢铁公司对复杂成份、材料中元素的快速、准确分析。该技术的主要特征为：利用低能X光激发待测元素，对Si、S、Al、Ca、Mg等轻元素有良好的激发效果，并且测试时间短，大大提高了检测效率和工作效率：采用UHRD探测器，具有良好的能量线性和能量分辨率，及良好的能谱特性，较高的峰背比；采用自动稳谱装置，保证了仪器工作的一致性：利用解谱技术使谱峰分解，使采用UHRD探测器的分析仪对Si、S、Al等轻元素的测试具有好的分析精度；采用多参数的线性回归方法，使元素间的吸收、排斥效应得到明显的降低。

[0017] 本系统的工控机主要完成原料熔剂配比的预算再计算和对数据的存储和下发。本系统采用的是西门子工控机SIMATIC IPC-547D，SIMATIC IPC-547D是一款功能强大的工业PC设计大小为19寸(4U)机架式，IPC547D配备有具有强大功能的节能型Pentium Dual Core／Corei5／Corei7处理器，内存容量达16GB，串行ATA硬盘容量达500GB，能够24小时连续运行，并且可靠提供极高的处理性。IPC547D具有以下特性，以增强系统可用性：

[0018] 在热插拔可拆卸机架中，最多可采用3*1TB个RAID5海量存储单元，它们具有优化的内存空间，可保证数据安全性和高性能；利用前端的温度和风扇LED，可进行全面的诊断和监视；冗余电源；两个具有绑定功能的千兆以太网接口，因此可获得高数据传输速率和冗余度。

[0019] PLC控制器主要对工控机由西门子S7-400系列PLC系列构成，西门子PLC性能稳定，处理速度快，功能强大，组网能力也相当强。整个控制系统包括一个PLC主站和ET200远程站。PLC主站由一个S7-400的CPU(型号6ES7416-2XN05-0AB0)，一个CP443-1工业以太网通信模块(型号6GK7443-1EXl1-0XE0)，一个DP通讯模块(型号6GK7443-5DX04-0XE0)以及相应的机架模块和电源模块。主要完成对信号输入输出处理，逻辑计算，通讯处理等。ET200远程站由ET200通讯模块(型号6ES7153-1AA03-0XA0)以及相应的数字输入输出模块，模拟输入输出模块。完成对现场检测信号的输入采集和对输出信号的输出。ET200采集的信号通过DP网线传送到PLC主站系统。

[0020] 执行机构包括三个电动阀门。PLC控制器向电动阀门发出控制指令，三个电动阀门接到指令后控制三个小料仓(矿石料仓，焦炭料仓，石灰石料仓)按配比向中间料仓配料。