1、混勻礦水分檢測(cè)管理系統(tǒng)中文摘要在混勻礦配料過(guò)程中，原料水分變化直接影響配比精度。人工取樣分析的水分往往與實(shí)際上料水分有較大差異。 專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)的混勻礦水分檢測(cè)管理系統(tǒng)可實(shí)時(shí)檢測(cè)并記錄各批次上料的水分及其相關(guān)數(shù)據(jù)，方便流程及班組管理； 配料控制系統(tǒng)亦可根據(jù)批次的平均水分完成干基計(jì)算，提高配比精度。關(guān)鍵詞：混勻礦 水分 配比紅外水分計(jì)系統(tǒng)軟件AbstractThe moisture of mine powders is an important factor in the production of mixture. The laboritory results of sampling moistur

2、e is usually different from the actual one. mixture moisture measurment and managment system which is specially designed can measure the moisture of raw materials on-line and record the batch relative data, and give many facilities of the mixture process managment. A control system can realize the d

3、ry-based caculation according to the everaging moisture data, making the mixing ratio more precisly.Keywords: mixture, moisture, mixing ratio, NIR moisture meter, software system一、原料水分與混勻礦配料過(guò)程在現(xiàn)代鋼鐵企業(yè)中，根據(jù)燒結(jié)、球團(tuán)工藝的需要，一般都設(shè)有原料廠，將不同種類(lèi)的礦粉及其他輔料，預(yù)先按特 定的比例混合均勻，成為混勻礦，再供給后續(xù)的燒結(jié)、球團(tuán)工段，以保證燒結(jié)礦及球團(tuán)的產(chǎn)量和質(zhì)量。有研究表明混 勻礦的配比精

4、度對(duì)后續(xù)工段影響很大，有時(shí)一些微小的成分波動(dòng)都會(huì)引起燒結(jié)產(chǎn)量的大幅變化【1】。因此提高混勻礦 配料過(guò)程的管理和控制水平十分重要。原料水分是混勻礦生產(chǎn)中的重要參數(shù)，它直接影響著混勻礦的配比精度?；靹虻V配料工藝流程可參見(jiàn)圖一。不同 種類(lèi)的原料經(jīng)上料皮帶送入不同料倉(cāng)，配料控制系統(tǒng)根據(jù)下料皮帶秤的稱(chēng)量結(jié)果，將不同原料按工藝要求的稱(chēng)量配比 混合堆放，生成混勻礦料。工藝要求混勻礦的混合比例是不含水的原料重量比，又稱(chēng)干基配比。以一噸澳礦（水分10%） 和一噸巴西礦（水分10%）為例，其干基配比為0.9噸:0.9噸=1:1,如澳礦含水變?yōu)?%，則干基配比會(huì)有約5%的變化。 因此準(zhǔn)確的配比需要檢測(cè)原料的水分以扣

5、除原料含水量。原料廠的不同原料堆放在露天料場(chǎng)，進(jìn)料來(lái)源的不同及天氣的變化，使得各原料堆內(nèi)不同區(qū)域的水分差異較大。 目前國(guó)內(nèi)原料廠大都采用每8小時(shí)人工局部取樣，經(jīng)烘干失重方法獲得不同原料的水分?jǐn)?shù)據(jù)。由于采樣條件的限制， 其檢測(cè)結(jié)果只能粗略地反映原料堆局部原料的含水情況，可能與批次上料的實(shí)際水分有較大的差異。而且數(shù)據(jù)更新周 期過(guò)長(zhǎng)，實(shí)時(shí)性差，要縮短取樣周期勢(shì)必大幅度增加取樣化驗(yàn)的勞動(dòng)強(qiáng)度，因此大多數(shù)原料廠的原料水分管理困難， 化驗(yàn)所得水分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)后續(xù)配料過(guò)程的指導(dǎo)意義不大。針對(duì)這一現(xiàn)狀，我們與幾家大型鋼鐵企業(yè)緊密合作，在解決原料 水分在線檢測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)并完善了混勻礦水分檢測(cè)管理系統(tǒng)（圖一）

6、，使混勻過(guò)程的水分管理水平得到顯著 提升。二、原料水分的在線檢測(cè)替代人工取樣分析的關(guān)鍵是在合理的位置安裝合適的儀器實(shí)現(xiàn)原料水分的自動(dòng)檢測(cè)。測(cè)量位置的選擇原料廠為混勻礦準(zhǔn)備的不同原料種類(lèi)繁多，某些廠可能有幾十種之多，所以在每種原料的堆放地配備水分檢 測(cè)儀器是不現(xiàn)實(shí)的。依據(jù)混勻工藝流程的特點(diǎn)，眾多原料最終都是經(jīng)兩至三條上料皮帶送入料倉(cāng)，因此只要在這幾條 傳送帶上安裝水分計(jì)，即可滿足對(duì)所有原料的水分測(cè)量，同時(shí)可直接獲取每一批次上料的水分?jǐn)?shù)據(jù)，大大提高配料所 需水分?jǐn)?shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性。水分測(cè)量?jī)x器的選擇在線測(cè)量傳送帶上物料的水分，應(yīng)采用非接觸測(cè)量方式。非接觸水分測(cè)量有多種方式，目前在燒結(jié)行業(yè)使用 最

7、成熟的是紅外線水分計(jì)。.測(cè)量原理水對(duì)一些特定波長(zhǎng)的紅外光表現(xiàn)出強(qiáng)烈的吸收特性，射物料時(shí)，物料中所含的水就會(huì)吸收部分紅外光的能量， 的水分。其紅外吸收光譜如圖二所示。當(dāng)用這些特定波長(zhǎng)的紅外光照 含水越多吸收也越多，因此可測(cè)量反射光的減少量計(jì)算物料由于物料對(duì)紅外線的反射率因其不同的吸收特性及雜散 特性而異，若僅用水的吸收波長(zhǎng)，物料的表面狀態(tài)、顏色、 結(jié)構(gòu)等因素會(huì)干擾水分測(cè)量；為此采用三波長(zhǎng)法，即一個(gè)被其紅外吸收光譜如圖二所示。當(dāng)用這些特定波長(zhǎng)的紅外光照 含水越多吸收也越多，因此可測(cè)量反射光的減少量計(jì)算物料水強(qiáng)烈吸收的波長(zhǎng)（測(cè)量波長(zhǎng)）和兩個(gè)被水吸收不太強(qiáng)的波 長(zhǎng)（參比波長(zhǎng)），檢測(cè)和計(jì)算這三個(gè)波長(zhǎng)反射

8、光的能量之比，對(duì)紅外光的反射大不相同，其中以黑色物料反即可消除其他因素對(duì)水分測(cè)量的干擾。對(duì)紅外光的反射大不相同，其中以黑色物料反紅外水分計(jì)的工作原理如圖三所示。光源發(fā)射的紅外光穿 過(guò)分光盤(pán)上的濾光片，經(jīng)反射鏡射向被測(cè)物料；分光盤(pán)上的不同濾光 片只允許某一波長(zhǎng)的紅外光透過(guò)，分光盤(pán)在馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)， 使測(cè)量波長(zhǎng)及參比波長(zhǎng)的紅外光交替射向被測(cè)物料；這些紅外光有部 分被物料吸收，部分反射到凹面聚光鏡，被光電傳感器接收并轉(zhuǎn)換為 電信號(hào)，由后續(xù)電路處理以計(jì)算出物料的水分。2）.黑色物料 混勻礦原料中既有淺色物料，也有深色物料甚至是黑色物料，射最弱，這就需要我們選擇具有微弱信號(hào)處理能力的紅外水分計(jì)。實(shí)

9、踐表明，北京九如儀器有限公司與國(guó)外公司合作， 針對(duì)黑色物料設(shè)計(jì)的OMM3000S紅外線三波長(zhǎng)水分計(jì)【2】，完全滿足系統(tǒng)的需求。紅外水分計(jì)的標(biāo)定和數(shù)據(jù)管理非接觸測(cè)量需要用烘干失重法測(cè)得的水分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)定，這樣對(duì)每一種原料分別作化驗(yàn)標(biāo)定，將標(biāo)定數(shù)據(jù)貯存在 水分計(jì)中稱(chēng)作標(biāo)定線，針對(duì)不同的原料選擇切換到不同的標(biāo)定線，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)不同原料的水分測(cè)量。由于同一條上料 皮帶此一時(shí)輸送的是A料種，下一刻就可能是B料種，如果依靠人工獲取料種信息并完成切換，很難做到及時(shí)準(zhǔn)確， 極易出錯(cuò)。這就要求系統(tǒng)具備根據(jù)料種變化自動(dòng)切換標(biāo)定線的功能。紅外水分計(jì)標(biāo)定數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確，直接影響其水分測(cè)量精度。為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，需定期將

10、測(cè)量數(shù)據(jù)與取樣分析 數(shù)據(jù)對(duì)比并作出校正。由于料種很多，經(jīng)由水分計(jì)自身的操作面板完成標(biāo)定與校正工作就會(huì)十分繁雜，易發(fā)生錯(cuò)亂。 為此，我們采用工控PC替代水分計(jì)的操作面板，設(shè)計(jì)了標(biāo)定線數(shù)據(jù)庫(kù)及十分直觀的人機(jī)交互界面，在PC機(jī)上每種原 料不再是只有一個(gè)代碼，而是可以直書(shū)其英漢名稱(chēng)，每一組標(biāo)定線數(shù)據(jù)也可以附有備注，記錄取樣的原始時(shí)間與修正 時(shí)間等信息，極大地方便了標(biāo)定線數(shù)據(jù)的管理，減輕了維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，為水分計(jì)完成多種原料的水分測(cè)量提供 了有力保障。水分計(jì)的遠(yuǎn)程通訊功能為便于管理，工控PC應(yīng)置于操作室內(nèi)，而原料廠的上料皮帶通常距操作室較遠(yuǎn)，利用OMM3000S紅外線三波 長(zhǎng)水分計(jì)的RS-485通信

11、接口，可以方便的連接多臺(tái)水分計(jì)經(jīng)一根雙絞線與工控PC進(jìn)行長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)交互。在不方便敷 設(shè)長(zhǎng)距離通訊電纜的場(chǎng)合，也可以加裝無(wú)線電臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸。三、混勻礦水分檢測(cè)管理系統(tǒng)組成與功能在引入工控PC幫助解決多種原料水分檢測(cè)的同時(shí)，我們欣喜地發(fā)現(xiàn)，PC機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)功能還可以幫助提升混勻 礦的水分管理水平。由此我們逐步設(shè)計(jì)完善了混勻礦水分檢測(cè)管理系統(tǒng)（圖一），并將該P(yáng)C機(jī)命名為系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)組成OMM3000S紅外水分計(jì)安裝在礦槽（料倉(cāng)）上料皮帶上，實(shí)時(shí)檢測(cè)各種物料的水分，多臺(tái)水分計(jì)可組網(wǎng)連接到設(shè)在操 作室的系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；專(zhuān)設(shè)的人機(jī)交互界面，極大地簡(jiǎn)化了水分計(jì)的標(biāo)定維護(hù)工作。系統(tǒng)計(jì)

12、算機(jī)經(jīng)以太 網(wǎng)與廠內(nèi)的DCS或PLC系統(tǒng)相連，實(shí)時(shí)接收批次上料的起止時(shí)間、料量、種類(lèi)（槽位）等信息，據(jù)此自動(dòng)完成水分計(jì) 標(biāo)定線數(shù)據(jù)的切換及相關(guān)信息的記錄，自動(dòng)計(jì)算各批次上料的重量加權(quán)平均水分，供配料控制系統(tǒng)查詢以實(shí)現(xiàn)干基配 料。系統(tǒng)內(nèi)建數(shù)據(jù)庫(kù)，可以根據(jù)用戶需求自動(dòng)生成任意時(shí)段的統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并經(jīng)以太網(wǎng)報(bào)送至廠內(nèi)管理部門(mén)，為監(jiān)控和 管理混勻過(guò)程提供詳實(shí)的歷史記錄系統(tǒng)功能1）、水分計(jì)標(biāo)定線的制作與修改系統(tǒng)計(jì)算機(jī)采集標(biāo)定所需數(shù)據(jù)，完成標(biāo)定計(jì)算。不同物料的標(biāo)定線數(shù)據(jù)得以分類(lèi)保存，為水分計(jì)的維護(hù)提供了巨 大便利。本系統(tǒng)能夠存儲(chǔ)的標(biāo)定線數(shù)量，完全能滿足原料廠原料種類(lèi)的需求。2）、原料水分實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能系統(tǒng)計(jì)

13、算機(jī)按UDP通訊協(xié)議通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受主控室控制計(jì)算機(jī)定時(shí)發(fā)送的生產(chǎn)狀態(tài)信息包。根據(jù)生產(chǎn)狀態(tài)信息包中 上料原料種類(lèi)的不同，系統(tǒng)計(jì)算機(jī)同步切換到對(duì)應(yīng)的原料標(biāo)定線，實(shí)時(shí)檢測(cè)、顯示和保存原料的瞬時(shí)水分值。3）、原料水分實(shí)時(shí)曲線顯示功能系統(tǒng)計(jì)算機(jī)主界面提供水分計(jì)24小時(shí)內(nèi)檢測(cè)結(jié)果的實(shí)時(shí)曲線顯示。隨時(shí)間的推移系統(tǒng)不斷刷新顯示曲線，同時(shí)還 可以利用定標(biāo)游尺指定顯示點(diǎn)的信息內(nèi)容。4）、原料水分歷史數(shù)據(jù)的曲線顯示和列表查詢功能根據(jù)選定的混勻礦堆號(hào)和設(shè)備號(hào)，系統(tǒng)計(jì)算機(jī)能夠調(diào)閱已經(jīng)產(chǎn)生或正在生成的混勻礦各原料批次水分值的數(shù)據(jù)信 息，并用曲線或列表的方式給予顯示。如果要繼續(xù)更詳細(xì)地查閱每個(gè)批次中數(shù)據(jù)采集點(diǎn)的信息，只要選定

14、該批次號(hào)， 計(jì)算機(jī)將自動(dòng)調(diào)出該批次的采集點(diǎn)水分值數(shù)據(jù)，并用曲線或列表方式顯示。5）、通過(guò)網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)共享信息系統(tǒng)計(jì)算機(jī)既接受網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)信息，調(diào)度自己的工作進(jìn)程，生成檢測(cè)結(jié)果；同時(shí)也將檢測(cè)結(jié)果信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò) 上，完成數(shù)據(jù)信息的網(wǎng)絡(luò)共享。大大提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖詣?dòng)化程度。6）、提供多種查詢方法、生成多種形式的原料水分統(tǒng)計(jì)報(bào)表水分檢測(cè)系統(tǒng)能夠靈活地按不同的堆、批次、原料代碼等多種組合形式查詢歷史數(shù)據(jù)，生成多種形式的原料水分 統(tǒng)計(jì)報(bào)表。7）、提供批次上料的重量加權(quán)平均水分，方便配料系統(tǒng)扣除水分，實(shí)現(xiàn)干基配料。四、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本系統(tǒng)運(yùn)行在WINDOWS2000或XP操作系統(tǒng)下，運(yùn)用VISUALBASIC6.

15、0和SQLSEVER2000作為主要開(kāi)發(fā)工具。主要分三部分組成，與水分計(jì)的RS-485通訊，與以太網(wǎng)的UDP通訊以及數(shù)據(jù)庫(kù)的管理。具體軟件模塊如下：1）、PC機(jī)與水分計(jì)通訊軟件設(shè)計(jì)。該軟件模塊利用一套專(zhuān)用的通訊協(xié)議，用于接收水分計(jì)的數(shù)據(jù)。2）、PC機(jī)與中央控制室通訊軟件設(shè)計(jì)。該軟件模塊利用專(zhuān)用通訊協(xié)議接收中央控制室的數(shù)據(jù)，并分離出有效數(shù)據(jù)。3）、服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)管理軟件設(shè)計(jì)。該模塊軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢、檢索、存檔、分析，重構(gòu)等功能。4）、瀏覽器端軟件設(shè)計(jì)。該模塊軟件實(shí)現(xiàn)紅外水分計(jì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)查詢、檢索、報(bào)表生成功能。5）、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能。該模塊軟件對(duì)接收到的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，挖掘數(shù)據(jù)的內(nèi)在規(guī)律，為產(chǎn)品質(zhì)量管理提供參考 依據(jù)。由于在開(kāi)發(fā)過(guò)程中首先確定了軟件設(shè)計(jì)思想，需求分析以及通訊協(xié)議，為系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的成功奠定了基礎(chǔ)。四、結(jié)語(yǔ)混