设计开发
高炉鱼雷罐车铁水液面
测量与重量计算一体化系统设计
崔树杰刘福龙安军峰孟令科倪晓东(唐钢微尔自动化公司河北唐山063000)
与皮
摘要：高炉鱼雷罐车铁水液面检测对高铁水的装载量，降低运输或本、维修成本、制造成本，降低热损失，提高铁水运输操作的安全性，避免生产事故的发生有着十分重要的意义。本文对高炉需车铁水液面测量与重量计算进行了一体化系统设计，实现了铁水液面测量与重量计算的自动控制。
关键调：铁水液面识别系统控制系统
中图分类号：TG519.1 1概述
文献标识码：A
铁水是铁矿石在高炉内被溶解还原后变成高温下的波体，高湿铁水是使用鱼雷髓车运送到炼钢的。鱼雷罐车的高温铁水装载量对于运输成本有着直接的联系，为了尽可能提高铁水的装载量，进一步降低运输成本、维修成本，制造成本，降低热损失，提高铁水运输操作的安全性，避免生产事故的发生，本文对高炉鱼雷罐车铁水液
面测量与铁水重量计算进行了系统的分析研究。 2系统构成
(1)系统需解决问题。
(2)鱼雷罐车的停车位置检测。(3)鱼雷罐车的车号自动检测。
(4)鱼雷罐车使用次数实时自动采集、统计，(5)微波铁水液面计实时计算铁水重量，
(6)多种关联数据自动收集、统计、计算，数据多个关联用户共享。
3PLC控制系统的实施过程
PLC控制系统采用AB公司的1769系列PLC，本控制系统性能稳定可靠、易于维护，具有灵活的网络类型及网络结构，通过在系统中插入不同类型的通讯模板，系统可组成CONTROLNET网，以太网，可连接DEVICENET设备，可进行串行通讯以及DHRIO通讯，非常方便、灵活。本系统控制器运行在多任务、多处理过程的操作系统上，并且支持可用多种编程语言编写的同一组指令集，具有强大的运算能力和数据库，能够满足鱼雷错液位测量以及波位与体积、体积与重量之间的换算。这些算法又存在计算量大、参数整定复杂、样本选取不确定等问题，PLC无法实现定积分运算等问题，严重影响工程应用为此找到所有种类鱼雷髓的图纸对所有鱼雷罐的结构尺寸进行了分析计算，根据图1(鱼雷罐规标准外形图)计算出鱼雷罐
V
2R
V
表1
图1鱼雷罐截面图
理论体积对比表（单位：m）
实测、
文章编号：1007-9416(2013)02-0140-01 高度与体积的对应关系。
鱼雷罐截面分析：鱼雷罐是由中间一个圆柱体，两边分别为一个圆台构成的几何形状，其等效横截面如图所示，体积计算分析：通过对罐中铁水波位(如H)的测量，即可计算该波位所对应的体积，通过分段定积分即可求得不同液位下所对应的体积分别为V1、V2 V3和V4,各计算表达式分别如下：
(1)当0≤H V1=2
(+)
(2)当R-r≤H H
V2 = V1m + 2
[(A + R),/R2 (R h)2 + R.,/F2 (R h)2]dh JR
(3)当R≤H H
V3 = V2m + 2
, [(A + B)/R (h R) + B/ra (h R))dh
(4)当R+r≤H≤2R时,有
H
[A +R-r
)[
V4 = V3m + 2
B
其中：V1m~V3m依次代表液位为R-r、R,R+r时的体积。在PLC中的实现，通过以上分析，结合数学求解工具Matlab软
件中的相关命令即可求出V1~V4的代数解，再转换为RSlogix5000 中的数学公式即可求出某一液位对应的铁水体积。
通过对现场测量的四组数据进行计算，与罐的理论体积进行比较后可见，采用该方案后测量精度达到了0.8~1.2.见表1。实际鱼雷罐的内部的圆柱体下半部分用耐火砖砌成一定的厚度（约 130mm)本方案的计算中暂未考虑，实际使用中需一并考虑。
根据80个鱼雷罐车不同的规格6种尺寸在PLC中编写子程序，用RFID误别每个鱼雷靠的髓号来调用该罐的子程序进行鱼雷罐高度与体积的计算，将实时检测到的液位信号转换成动态的体积在用液态铁的比重换算成本鱼雷罐装人铁水的净重量。将重量信号通过 AB公司的RSLINX工控软件送到计算机显示。同时将计算的铁水液位信号，鱼雷罐编号等通过485通讯端口送给LED大屏幕在现场
进行显示。 4结语
高炉鱼雷罐车铁水液面测量与重量计算一体化系统设计的实现，解决了铁水液面测量及重量计算过程中的诸多难题，实现了自动控制功能。通过现场实际运用检测，对比传统方式，系统稳定可靠，误差量小，控制可靠、数据准确、报警及时有效、极具推广价值。
A(四柱长)B(四台高)
R(四柱半径)r(圆台半径)Vc(理论体积)V(实测体积)精度(%)
3.762 3.024 4.88 3.45
140
1.540 2.233 2.079 1.54
1.1965 1.173 1.177 1.13
0.56255 0.53765 0.59055 0.53765
24.7289 23.8079 31.8156 20.8501
25.0002 23.9989 32.2096 20.6500
I 0.8 1.2 0.96
参考文献
[1]陈大才.laus.Finkenzeller.射频识别(RFID)技术，
[2]沈兰荐.高速数据采集系统的原理和应用.人民邮电出版社.1995.