自动检测和过程控制结课论文有色冶金专业.docx

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自动检测和过程控制结课论文有色冶金专业

冶金与化学工程学院

《热工仪表及控制》

重锤物位计测量固体物位

学院：

冶金与化学工程学院

专业：

冶金工程（有色）

班级：

冶金***班

姓名：

***

学号：

**号

指导老师：

***

摘要

本文是检测固体物位的设计说明书。

我们都知道备料是冶金行业不可或缺的一个重要工段，备料车间就是为其他的生产车间准备相关生产材料的空间。

本文以铜矿料仓为例，用重锤料位计来检测铜矿料仓中的物料的物位。

这种方法运用了逻辑电路和数字技术，可连续测量物位值并输出数字量，但其测量过程是周期性的，不适于要求连续测量的场合。

文章共分为五个部分，第一部分简要介绍重锤料位计的产品结构（第一章）。

第二部分介绍了用重锤料位计测量固体物位的原理（第二章）。

第三部分是介绍重锤料位计的测量特点及其主要功能（第三章）。

第四部分是介绍重锤料位计的安装和接线及量程的确定（第四章）。

第五部分是介绍重锤料位计的技术优势及其与其他料位计测量装置的差异（第五章）。

第六部分是介绍重锤料位计的运行和维护及其技术指标（第六、七章）

关键词：

铜矿料仓；重锤料位计；逻辑电路；

ABSTRACT

Thispaperistodetectsoliddesignspecifications.

Weallknowthatthematerialisindispensabletometallurgicalindustry,animportantsectioninpreparationworkshop,isforotherproductionworkshopforrelevantproductionmaterialsofspace.Basedonthecopperorebin,forexample,withaheavyhammermateriallevelmetertotestthemateriallevelincopperorebin.ThismethodUSESthelogiccircuitanddigitaltechnology,continuousmeasurementofmateriallevelvalueanddigitaloutput,butthemeasurementprocessiscyclical,notsuitableforcontinuousmeasurementrequired.

Thearticleisdividedintofiveparts,thefirstpartbrieflyintroducestheweightoftheindicatorproductstructure（chapterone）.Thesecondpartintroducestheheavyhammermateriallevelmeterwasusedtomeasuretheprincipleofsolidmateriallevel（chapter2）.Thethirdpartistointroduceaheavyhammermaterialcharacteristicsandthemainfunctionofmeasurementoftheindicator（chapter3）.Thefourthpartistointroduceaheavyhammerofinstallationandconnectionofthemeterandthedeterminationofrange（chapter4）.Thefifthpartisatechnologicaladvantageofheavyhammermateriallevelmeteranditsdifferenceswithothermateriallevelmetermeasuringdevices（chapter5）.Thesixthpartistointroduceaheavyhammerofoperationandmaintenanceofthemeteranditstechnicalindicators（chapter6and7）

Keywords:

copperorebin;Heavyhammermateriallevelmeter;Logiccircuit;

第一章重锤物位计的产品结构

1.1主体结构

图1主体结构及其对应名称

1.2传感器外形及内部结构示意图

图2传感器外形图3内部结构示意图

1.3内部结构立体示意图

图4内部结构立面示意图

1.4工控机系统

图5工控机系统

第二章重锤料位计测量固体物位的原理

测量原理

安装在料仓顶部的料位计传感器的探测过程由控制显示仪表发出的信号来控制。

传感器由可逆电机、蜗轮、蜗杆、丝杠、齿轮轴、绕线筒、灵敏杠杆等组成。

（见图3）

当传感器接到探测命令时：

电机正转，经蜗轮、蜗杆减速后带动齿轮轴和绕线筒转动，使钢丝绳下放，带动重锤由仓顶下降。

当重锤降至料面时被料面托起而失重，钢丝绳松驰，灵敏杠杆动作使微动开关接触，控制显示器得到该信号立即发出电机反转命令，重锤上升返回，直到绕线筒碰上到顶开关，电机停转，重锤回到仓顶原始位置，完成一次探测过程。

在此过程中，控制显示仪表通过检测绕线筒的转数计算出重锤从仓底到料面间的距离，在面板进行数字显示，并在后面板端子上输出4～20mA电流信号。

重锤料位计的先进电子器件采用智能电机控制。

每个测量周期均以测锤/钢缆组件降至容器内部的方式启动。

钢缆下降/提升的量等于在W55安装点下方自测量起始点至物料表面之间的无料空间距离。

该距离使用霍尔效应探测技术和微控制器计时器电路进行测量，测量分辨率在0.045"之内。

在探测与物料表面接触时还采用了磁技术。

测量数据刷新后，电机反向运行，测锤/钢缆返回至初始位置。

达到介质可视化，过程自动化的目的。

在上升过程中对距离进行测量和校验。

根据测得的距离和在配置过程中由操作员或安装员设定的有效测量范围确定料位。

料位报警（高位和低位）与测得的料位进行比对，如必要，高位和低位报警继电器输出将改变状态。

重锤式料位计的智能电机传动系统控制着系在不锈钢钢缆上的重锤向下降，重锤接触介质表面的瞬间停止下降，而后重锤式料位计改变电机的转动方向将重锤收回。

测量过程中，重锤式料位计通过专利的双光学传感器的精确计量，获取料位信号，并将料位信号变送为4~20mA模拟量信号、RS485信号或脉冲信号输出。

多台集中CRT显示的方案是选用STD总线作控制器，在14寸单色显示器上用棒图方式显示各料仓的料位，用键盘对测量进行操作。

另外，选用CRT集中显示的方案，本料位计还具有通讯功能。

即：

STD总线控制器通过232串口与本地个人计算机通讯，本地机与远程服务器联网，通过拨号网络或局域网，远程服务器可对料位计发出测试命令并读取料位数据。

第三章重锤料位计的特点及其主要功能

3.1重锤料位计的特点

一、重锤式物位计位计是采用最新技术和传统测量方式相结合研制的智能化产品。

本料位计由重锤探测器和仪表两部分组成，探测器置于仓顶，壁挂式仪表可根据需要安装再附近位置。

探测器采用先进的传动技术和传感器技术，运行稳定可靠；仪表采用单片计算机、数字显示，

具有多项测量、计算、控制、报警功能。

二、主要功能和特点

直接数字显示料位或料重，清晰直观。

上限、上上限、下限、下下限或报警输出。

故障检测分类显示和报警输出。

自动定时测量功能。

定时间隔可调，用于自控系统。

远方手动检测控制。

现场手动升降锤，便于检修。

带有RS485串行通讯接口，多台料位计可共享一条总线与上位机通讯，

实现料位数据的集中显示、贮存、打印功能。

三、主要技术参数

环境温度：

仪表0～50℃，探测器：

－20～70℃

相对湿度：

仪表<85%，探测器：

<90%

料位检测范围：

0.00～50.00m

料重显示范围：

0～9999T

测量误差：

±5cm

传感器至仪表传输距离：

<100m

电源：

AC220V±10%；50Hz±2.5Hz

变送输出：

（4～20）mA，负载250～750Ω

报警或检测输出：

1A/24VDC或1A/240VAC

探测器外观尺寸：

长250*宽160*高80

开孔尺寸：

宽152*高76

ZCHJ型重锤式料位计可用来测量粉状、颗粒状及块状固体物料料仓的料位，使用户可靠地掌握料仓中的料位。

料位计由传感器及控制显示仪表构成。

传感器的设计吸收了国内外同类产品的优点，其独特的结构与传动方式使以往许多其他形式的重锤式料位计经常出现的毛病都得以料克服，做到运行可靠、维护量小、应用面广。

（见图2）

控制显示器采用51系列单片机，由程序来控制传感器的整个探测过程的动作并检测其信号，进行计算，在面板上的显示窗口显示料位数字，并有相应的4~20mA模拟电流信号输出。

测量可定时自动进行，也可手动测量或由上位计算机控制。

如采用台数较多时可选用集中控制，CRT显示的方案。

本料位计现场表（一次表）可分为四种规格：

0~9米、0~18米、0~24米、0~30米。

显示控制器（二次表）（见上图）的程序芯片根据不同的应用场合大致分为：

●量程0~15.5米可调，数字显示料空或料高高度。

（每档0.5米）

●量程5~20米可调，数字显示料空或料高高度。

（每档0.5米）

●量程0~8米可调，数字显示为料高高度。

一般用于电厂锅炉煤粉仓及粉煤灰仓，3米起每档0.2米。

●量程14.5~30米，数字显示料空或料高高度。

（每档0.5米）

在每种规格中具体量程的设定由DIP开关进行选择。

3.2重锤料位计的主要功能

重锤料位计的主要功能包括：

1、每套设备均配有多种测量输出标准，其中包括MODBUS串行通讯、0/4-20mA模拟信号、直流晶体管脉冲信号和交流继电器脉冲输出信号。

2、辅助容器料位控制物料的高位低位报警输出。

3、采用智能的自校验技术，在测量周期内出现包括断缆、埋锤以及探头闭锁问题时，通过故障信号发出报警。

4、采用第三代智能重锤料位计技术，其中包括AutoReturn™和SmartStart™测量周期性启动技术。

5、自动模式、手动模式和SmartStart™模式，三种启动模式可选。

6、智能测量控制系统始终以有序编程方式将重锤/钢缆牵引返回原始位置，为提高测量可靠性，返回过程甚至可以延缓。

7、最大测量距离为30米（超过30米定制）。

8、采用通用100-240VAC电源。

9、AutoReturn™功能可让测锤/钢缆根据操作员设定的距离返回。

10、采用磁霍尔效应技术和微控制器实现测量数据的高分辨率和可靠性。

11、内置LCD显示屏和按键，简易的参数设置。

12、可更换的擦块和清洁刷令钢缆保持清洁状态。

13、选配ModelRCU远程控制装置实现重锤料位计的远程访问和显示，每两个MODBUS网络可连接多达128个料位计。

第四章重锤料位计的安装和接线及量程的确定

4.1．一次表的安装

（1）在仓顶选择安装料位计的合适位置：

测量点的选择应避开进料口及下料口，并尽可能选择在装料卸料过程中均近似于等高测量的位置。

在圆顶的水