1、混勻礦水分檢測管理系統中文摘要在混勻礦配料過程中，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際上料水分有較大差異。 專門開發的混勻礦水分檢測管理系統可實時檢測并記錄各批次上料的水分及其相關數據，方便流程及班組管理； 配料控制系統亦可根據批次的平均水分完成干基計算，提高配比精度。關鍵詞：混勻礦 水分 配比紅外水分計系統軟件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程在現代鋼鐵企業中，根據燒結、球團工藝的需要，一般都設有原料廠，將不同種類的礦粉及其他輔料，預先按特 定的比例混合均勻，成為混勻礦，再供給后續的燒結、球團工段，以保證燒結礦及球團的產量和質量。有研究表明混 勻礦的配比精

4、度對后續工段影響很大，有時一些微小的成分波動都會引起燒結產量的大幅變化【1】。因此提高混勻礦 配料過程的管理和控制水平十分重要。原料水分是混勻礦生產中的重要參數，它直接影響著混勻礦的配比精度。混勻礦配料工藝流程可參見圖一。不同 種類的原料經上料皮帶送入不同料倉，配料控制系統根據下料皮帶秤的稱量結果，將不同原料按工藝要求的稱量配比 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,如澳礦含水變為5%，則干基配比會有約5%的變化。 因此準確的配比需要檢測原料的水分以扣

5、除原料含水量。原料廠的不同原料堆放在露天料場，進料來源的不同及天氣的變化，使得各原料堆內不同區域的水分差異較大。 目前國內原料廠大都采用每8小時人工局部取樣，經烘干失重方法獲得不同原料的水分數據。由于采樣條件的限制， 其檢測結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際水分有較大的差異。而且數據更新周 期過長，實時性差，要縮短取樣周期勢必大幅度增加取樣化驗的勞動強度，因此大多數原料廠的原料水分管理困難， 化驗所得水分數據對后續配料過程的指導意義不大。針對這一現狀，我們與幾家大型鋼鐵企業緊密合作，在解決原料 水分在線檢測的基礎上，進一步開發并完善了混勻礦水分檢測管理系統（圖一）

6、，使混勻過程的水分管理水平得到顯著 提升。二、原料水分的在線檢測替代人工取樣分析的關鍵是在合理的位置安裝合適的儀器實現原料水分的自動檢測。測量位置的選擇原料廠為混勻礦準備的不同原料種類繁多，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 測儀器是不現實的。依據混勻工藝流程的特點，眾多原料最終都是經兩至三條上料皮帶送入料倉，因此只要在這幾條 傳送帶上安裝水分計，即可滿足對所有原料的水分測量，同時可直接獲取每一批次上料的水分數據，大大提高配料所 需水分數據的實時性和準確性。水分測量儀器的選擇在線測量傳送帶上物料的水分，應采用非接觸測量方式。非接觸水分測量有多種方式，目前在燒結行業使用 最

7、成熟的是紅外線水分計。.測量原理水對一些特定波長的紅外光表現出強烈的吸收特性，射物料時，物料中所含的水就會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。當用這些特定波長的紅外光照 含水越多吸收也越多，因此可測量反射光的減少量計算物料由于物料對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，物料的表面狀態、顏色、 結構等因素會干擾水分測量；為此采用三波長法，即一個被其紅外吸收光譜如圖二所示。當用這些特定波長的紅外光照 含水越多吸收也越多，因此可測量反射光的減少量計算物料水強烈吸收的波長（測量波長）和兩個被水吸收不太強的波 長（參比波長），檢測和計算這三個波長反射

8、光的能量之比，對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水分測量的干擾。對紅外光的反射大不相同，其中以黑色物料反紅外水分計的工作原理如圖三所示。光源發射的紅外光穿 過分光盤上的濾光片，經反射鏡射向被測物料；分光盤上的不同濾光 片只允許某一波長的紅外光透過，分光盤在馬達的驅動下高速旋轉， 使測量波長及參比波長的紅外光交替射向被測物料；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換為 電信號，由后續電路處理以計算出物料的水分。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處理能力的紅外水分計。實

9、踐表明，北京九如儀器有限公司與國外公司合作， 針對黑色物料設計的OMM3000S紅外線三波長水分計【2】，完全滿足系統的需求。紅外水分計的標定和數據管理非接觸測量需要用烘干失重法測得的水分數據進行標定，這樣對每一種原料分別作化驗標定，將標定數據貯存在 水分計中稱作標定線，針對不同的原料選擇切換到不同的標定線，即可實現對不同原料的水分測量。由于同一條上料 皮帶此一時輸送的是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，很難做到及時準確， 極易出錯。這就要求系統具備根據料種變化自動切換標定線的功能。紅外水分計標定數據是否準確，直接影響其水分測量精度。為保證測量的準確性，需定期將

10、測量數據與取樣分析 數據對比并作出校正。由于料種很多，經由水分計自身的操作面板完成標定與校正工作就會十分繁雜，易發生錯亂。 為此，我們采用工控PC替代水分計的操作面板，設計了標定線數據庫及十分直觀的人機交互界面，在PC機上每種原 料不再是只有一個代碼，而是可以直書其英漢名稱，每一組標定線數據也可以附有備注，記錄取樣的原始時間與修正 時間等信息，極大地方便了標定線數據的管理，減輕了維護人員的勞動強度，為水分計完成多種原料的水分測量提供 了有力保障。水分計的遠程通訊功能為便于管理，工控PC應置于操作室內，而原料廠的上料皮帶通常距操作室較遠，利用OMM3000S紅外線三波 長水分計的RS-485通信

11、接口，可以方便的連接多臺水分計經一根雙絞線與工控PC進行長距離數據交互。在不方便敷 設長距離通訊電纜的場合，也可以加裝無線電臺，實現數據的無線傳輸。三、混勻礦水分檢測管理系統組成與功能在引入工控PC幫助解決多種原料水分檢測的同時，我們欣喜地發現，PC機強大的數據庫功能還可以幫助提升混勻 礦的水分管理水平。由此我們逐步設計完善了混勻礦水分檢測管理系統（圖一），并將該PC機命名為系統計算機。系統組成OMM3000S紅外水分計安裝在礦槽（料倉）上料皮帶上，實時檢測各種物料的水分，多臺水分計可組網連接到設在操 作室的系統計算機，實現數據交換；專設的人機交互界面，極大地簡化了水分計的標定維護工作。系統計

12、算機經以太 網與廠內的DCS或PLC系統相連，實時接收批次上料的起止時間、料量、種類（槽位）等信息，據此自動完成水分計 標定線數據的切換及相關信息的記錄，自動計算各批次上料的重量加權平均水分，供配料控制系統查詢以實現干基配 料。系統內建數據庫，可以根據用戶需求自動生成任意時段的統計報表，并經以太網報送至廠內管理部門，為監控和 管理混勻過程提供詳實的歷史記錄系統功能1）、水分計標定線的制作與修改系統計算機采集標定所需數據，完成標定計算。不同物料的標定線數據得以分類保存，為水分計的維護提供了巨 大便利。本系統能夠存儲的標定線數量，完全能滿足原料廠原料種類的需求。2）、原料水分實時數據采集功能系統計

13、算機按UDP通訊協議通過網絡接受主控室控制計算機定時發送的生產狀態信息包。根據生產狀態信息包中 上料原料種類的不同，系統計算機同步切換到對應的原料標定線，實時檢測、顯示和保存原料的瞬時水分值。3）、原料水分實時曲線顯示功能系統計算機主界面提供水分計24小時內檢測結果的實時曲線顯示。隨時間的推移系統不斷刷新顯示曲線，同時還 可以利用定標游尺指定顯示點的信息內容。4）、原料水分歷史數據的曲線顯示和列表查詢功能根據選定的混勻礦堆號和設備號，系統計算機能夠調閱已經產生或正在生成的混勻礦各原料批次水分值的數據信 息，并用曲線或列表的方式給予顯示。如果要繼續更詳細地查閱每個批次中數據采集點的信息，只要選定

14、該批次號， 計算機將自動調出該批次的采集點水分值數據，并用曲線或列表方式顯示。5）、通過網絡實時共享信息系統計算機既接受網絡上的數據信息，調度自己的工作進程，生成檢測結果；同時也將檢測結果信息發送到網絡 上，完成數據信息的網絡共享。大大提高了數據傳輸的自動化程度。6）、提供多種查詢方法、生成多種形式的原料水分統計報表水分檢測系統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據，生成多種形式的原料水分 統計報表。7）、提供批次上料的重量加權平均水分，方便配料系統扣除水分，實現干基配料。四、系統軟件設計本系統運行在WINDOWS2000或XP操作系統下，運用VISUALBASIC6.

15、0和SQLSEVER2000作為主要開發工具。主要分三部分組成，與水分計的RS-485通訊，與以太網的UDP通訊以及數據庫的管理。具體軟件模塊如下：1）、PC機與水分計通訊軟件設計。該軟件模塊利用一套專用的通訊協議，用于接收水分計的數據。2）、PC機與中央控制室通訊軟件設計。該軟件模塊利用專用通訊協議接收中央控制室的數據，并分離出有效數據。3）、服務器端數據庫管理軟件設計。該模塊軟件實現數據查詢、檢索、存檔、分析，重構等功能。4）、瀏覽器端軟件設計。該模塊軟件實現紅外水分計檢測數據的網絡查詢、檢索、報表生成功能。5）、數據統計功能。該模塊軟件對接收到的歷史數據進行分析，挖掘數據的內在規律，為產品質量管理提供參考 依據。由于在開發過程中首先確定了軟件設計思想，需求分析以及通訊協議，為系統開發的成功奠定了基礎。四、結語混