連云港市硅產(chǎn)業(yè)為國家級區(qū)域性支柱產(chǎn)業(yè)，碳化硅磨料是其主要硅產(chǎn)品之一，在國內具有重要地位。碳化硅粉碎氣流分級設備是連云港研磨廠生產(chǎn)線中的核心設備之一。500噸中試項目研發(fā)的設備成功地制備出了具有理想顆粒形貌的碳化硅微粉，但其設備為半自動，生產(chǎn)效率低，難以保證規(guī)模化生產(chǎn)對產(chǎn)量、質量穩(wěn)定性的要求。特別當過量進料時，極易造成堵塞、甚至燒毀電機。本項目以自主專利技術為基礎，對上述設備進行全面自動化改造。其技術關鍵在于通過實時檢測雷蒙磨電機工作電流以及氣流分級機氣壓，由計算機對電磁振動給料機給料量自動調節(jié)，以保證設備始終處于前后協(xié)調和最佳工況。
1、系統(tǒng)需求分析
雷蒙磨是從國外傳人的一種制粉磨機。雷蒙磨生產(chǎn)線主要由碳化硅給料系統(tǒng)、粒度砂磨粉系統(tǒng)、微粉分級系統(tǒng)三部分組成。本系統(tǒng)的主要控制對象是電磁振動給料機控制器和分析機、鼓風機的變頻器。經(jīng)過調研分析，項目要求的主要技術性能指標如下：
1)在操作室應能實現(xiàn)所有雷蒙磨設備的啟動、停止和緊急停車的功能；
2)根據(jù)主機電流自動調節(jié)給料，以穩(wěn)定生產(chǎn)，避免產(chǎn)量和質量的波動；
3)分析機和鼓風機變頻器能接受從計算機人機界面上輸入的頻率值運行；
4)在計算機上可以實時查看分析機和鼓風機電流，為分析工藝提供參考；
5)系統(tǒng)能夠根據(jù)工藝要求設置報警信號，當主機電流超限時自動報警，直至超高限時自動停車，保護生產(chǎn)設備。
6)系統(tǒng)能把各檢測參數(shù)在相應畫面和報表中顯示出來，完成歷史檔案數(shù)據(jù)存儲功能，并根據(jù)需要分類進行存儲，操作和維護人員應能夠隨時查詢相應數(shù)據(jù)。
2、系統(tǒng)實現(xiàn)方式
為了提高生產(chǎn)效率，6臺粉碎機需24小時持續(xù)工作，且工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣：控制柜周圍有多臺大功率三相電機運轉，電磁干擾嚴重；粉碎現(xiàn)場離控制柜很近，有大量的粉塵；而且控制對象一旦出現(xiàn)問題可能產(chǎn)生嚴重后果，因此粉碎自動控制系統(tǒng)要有相當高的可靠性、穩(wěn)定性．出于以上考慮，結合系統(tǒng)工藝的要求，本系統(tǒng)采用西門子$7300PLC為核心控制器構架控制系統(tǒng)，使用STEP 7對SIMATIC可編程控制器進行組態(tài)和編程，采用美國Intellution公司的iFix作為監(jiān)控軟件。圖1為系統(tǒng)結構框圖。
2.1系統(tǒng)硬件組成
本系統(tǒng)采用SIMATIC公司的S7-300PLC為核心控制器設計整個控制系統(tǒng)。主要組成部分為：電源模塊、CPU模塊、開關量輸入模塊、開關量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，CP5611通信板卡等。
2.1.1 CPU選型
CPU是整個PLC控制系統(tǒng)的核心，其主要任務有：以掃描的方式通過I/O模塊接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入狀態(tài)表或數(shù)據(jù)存儲器；診斷電源，PLC內部電路的工作故障和編程中的語法錯誤等；從存儲器讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后進行數(shù)據(jù)傳送、運算等；根據(jù)運算結果，更新有關標志位的狀態(tài)和輸出寄存器表的內容，再經(jīng)輸出模塊實現(xiàn)輸出控制、數(shù)據(jù)通訊等功能。考慮到控制需求和系統(tǒng)的處理能力，本系統(tǒng)CPU選用312。
2.1.2 110模塊選型 、
I/O模塊的選型是由系統(tǒng)所示用的I/O類型確定的。本系統(tǒng)所使用的I/O類型有：
1)模擬量輸入：4～20 mA信號（接地或不接地），最大輸入阻抗位250Ω；
2)模擬量輸出：4～20 mA信號，具有驅動回路阻抗大于600 n的負載能力；～3)開關量輸入：系統(tǒng)提供對現(xiàn)場輸入接點的查詢電壓，電壓為24 V DC；
4)數(shù)字量輸出：采取電壓隔離輸出，能直接驅動控制對象，對電機進行控制。
根據(jù)系統(tǒng)所使用的I/O類型，需使用的I/O模塊有：數(shù)字量輸入模塊SM321，數(shù)字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。
2.2系統(tǒng)軟件實現(xiàn)
為保證雷蒙磨粉碎、分級系統(tǒng)長期可靠運行，除硬件必須選用能在強電、強磁、非常溫及灰塵等要求下連續(xù)工作外，軟件的功能是非常重要的。
在雷蒙磨粉碎自動控制系統(tǒng)中，由于電振給料機的非線性，信號變化的遲滯性，溫度，風壓及其它干擾信號等外界影響的變化，從而使整個系統(tǒng)的特性發(fā)生變化，影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的PID模型的參數(shù)一般都是事先整定好的，參數(shù)的緩慢變化將直接導致控制效果的惡化，為了消除參數(shù)變化給控制帶來的影響，一個理想的辦法就是控制參數(shù)的自我校正，采用具有自校正的自適應PID調節(jié)器，對數(shù)學模型進行辨識，并自動修正控制策略，改變調節(jié)器的控制作用。
系統(tǒng)自動流程圖如圖2所示，自適應PID控制模型是由參考PID模型、對象或過程、反饋控制器和自適應回路等環(huán)節(jié)所組成。在自適應PID模型中，根據(jù)給料的速度值U和粉碎料艙電機電流I，不斷對被控對象的比例、積分、微分等參數(shù)進行估計，然后根據(jù)參數(shù)估計值進行自適應PID調節(jié)器控制參數(shù)的計算，最后再根據(jù)當時主機電流的側量值算出下一步應有的控制作用即給料速度U，以控制
三門峽富通新能源銷售顆粒機、秸稈壓塊機、雷蒙磨、球磨機等機械設備。
