淺析PLC在鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線中的應(yīng)用

何麗霞

摘? 要：該文分別從硬件方面和軟件方面分析了PLC系統(tǒng)在鋁電解陽(yáng)極方面的應(yīng)用。該文首先對(duì)鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和硬件構(gòu)成進(jìn)行了介紹，并詳細(xì)分析了PLC系統(tǒng)的主要技術(shù)和相關(guān)特點(diǎn)，最后根據(jù)具體情況提出了一些系統(tǒng)的改進(jìn)措施。通過(guò)該文的研究分析，能夠?qū)LC在鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用提供必要的指導(dǎo)和支持，為金屬鋁的生產(chǎn)和冶煉提供了科學(xué)的實(shí)施方案，并給相關(guān)工作人員一定的借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：PLC;鋁電解;陽(yáng)極

中圖分類號(hào)：TP241? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

該文通過(guò)對(duì)當(dāng)前電解鋁生產(chǎn)工藝的分析，首先對(duì)生產(chǎn)企業(yè)中生產(chǎn)設(shè)備的硬件構(gòu)造進(jìn)行了研究，接著對(duì)各工藝中的軟件組成進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，最后就鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行了分析，并對(duì)其中的特點(diǎn)和不足給出了合理性的意見(jiàn)。

1 鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線硬件構(gòu)成

鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線硬件主要是由系統(tǒng)硬件和控制硬件組成的，其中系統(tǒng)硬件主要包括操作臺(tái)、模擬屏幕、電機(jī)控制中心、信息屏幕、PLC柜、觸摸式操作屏幕以及上位機(jī)等;控制硬件主要包括液壓系統(tǒng)、電器傳動(dòng)系統(tǒng)、氣功傳動(dòng)系統(tǒng)、PLC控制系統(tǒng)以及分散控制系統(tǒng)等。

1.1 PLC主要型號(hào)和硬件系統(tǒng)

PLC-5/30和SLC-5/04是PLC的主要采用型號(hào)，另外還配有電源模塊、離散傳入輸出模塊，其中PLC-5/30中任何一個(gè)接口都能夠以遠(yuǎn)程配置的方式通過(guò)電纜將適應(yīng)器進(jìn)行連接，SLC-5/04的接口模塊則由經(jīng)過(guò)擴(kuò)展的接口電纜相互連接而成，通過(guò)以上連接方式能夠有效地將不同的PLC數(shù)據(jù)模塊聯(lián)系起來(lái)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)模塊間的傳入傳出功能，這種連接方式的優(yōu)勢(shì)是簡(jiǎn)化了操作過(guò)程，使連接方式具有更高的可靠性。

1.2 模擬技術(shù)方案

根據(jù)具體的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)要求，使用了西門(mén)子S7-300PLC，這種PLC的特點(diǎn)有4點(diǎn)。1）具有較短的循環(huán)周期、處理速度較高，且指令集功能相對(duì)較強(qiáng)，能夠有效處理一些具有復(fù)雜功能要求的指令。2）該種PLC設(shè)計(jì)緊湊，采用模塊化結(jié)構(gòu)，方便密集安裝且占用空間小，對(duì)于空間不充足的場(chǎng)合有極大的優(yōu)勢(shì)。3）具備不同檔次的CPU，同時(shí)功能強(qiáng)大齊全，有不同的模塊可供選擇。4）不用過(guò)多地進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，且電池不需要進(jìn)行備份處理，具備在惡劣環(huán)境下使用的能力。

1.3 設(shè)備現(xiàn)狀分析

當(dāng)前，我國(guó)電解鋁企業(yè)中使用的鋁電解多功能機(jī)組主要由小車、出料小車和附小車組成，另外還包括空壓機(jī)、液壓站、吊鉤、遙控系統(tǒng)、下料機(jī)構(gòu)、打殼機(jī)構(gòu)和陽(yáng)極機(jī)構(gòu)，這些機(jī)構(gòu)和遙控系統(tǒng)等構(gòu)成了多功能機(jī)組的遙控控制系統(tǒng)，其主要任務(wù)是在電解鋁作業(yè)中完成打殼、下料、更換陽(yáng)極、吊運(yùn)重物和出鋁等任務(wù)。在以往的機(jī)組組成中，機(jī)組主要使用繼電器-接觸器控制方式，但是由于電解鋁工作環(huán)境所致，鋁電解多功能機(jī)組長(zhǎng)期在高溫、高電流、高磁場(chǎng)以及多粉塵等惡劣環(huán)境下工作，繼續(xù)使用繼電器-接觸器控制方式已經(jīng)無(wú)法滿足生產(chǎn)中的靈活性、可靠性原則，因此鋁電解企業(yè)逐步使用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、功能強(qiáng)大且操作方便、應(yīng)用靈活的PLC系統(tǒng)加以替代，為電解鋁行業(yè)的發(fā)展提供了最優(yōu)方案。

2 鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線的軟件設(shè)計(jì)

鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線的軟件設(shè)計(jì)一般主要指的是PLC的編程設(shè)計(jì)，其編程設(shè)計(jì)通常采用梯形圖的方式，具有簡(jiǎn)單明了且相對(duì)直觀的特點(diǎn)，另外為了保證軟件程序的運(yùn)行質(zhì)量，提高不同程序之間的配合作用，在實(shí)際設(shè)計(jì)中多采用子程序和子程序相結(jié)合的方式，在一定程度上縮短了PLC系統(tǒng)的掃描周期，目前我國(guó)主要的電解鋁企業(yè)都是采用2PLC-7PLC系統(tǒng)控制設(shè)備與1PLC相結(jié)合的方式，其中系統(tǒng)之間借助DH+網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)傳遞和互換，同時(shí)在系統(tǒng)進(jìn)行交換的過(guò)程中保持懸鏈在自動(dòng)方式下正常運(yùn)行，在此條件下，各個(gè)設(shè)備都處于初始狀態(tài)。眾所周知，智能機(jī)械控制設(shè)備的正常運(yùn)行離不開(kāi)系統(tǒng)軟件的作用，軟件系統(tǒng)作為鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線中最重要的組成部分，能夠?qū)в泄ぜ男≤囁腿氲街付üの徊⑼瓿上鄳?yīng)工作，在小車完成1個(gè)周期的工作后，將自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)工位，完成下1個(gè)周期的工作任務(wù)。在這一過(guò)程中，必須保證流程的順暢性和高質(zhì)性，如果中間出現(xiàn)任何機(jī)械故障都會(huì)對(duì)整個(gè)作業(yè)過(guò)程造成嚴(yán)重的影響，因此如果這個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題，必須停止設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行，這時(shí)可以按下控制臺(tái)上的“停止”按鈕。而如果系統(tǒng)中一個(gè)或者多個(gè)設(shè)備需要進(jìn)行修理維護(hù)，操作人員可以將選擇開(kāi)關(guān)拉置到“通過(guò)”處，這個(gè)時(shí)候出現(xiàn)問(wèn)題的工作位便會(huì)與整個(gè)生產(chǎn)工序相脫離，脫離生產(chǎn)線后，技術(shù)人員可以對(duì)其進(jìn)行就地檢修維護(hù)。

3 系統(tǒng)技術(shù)與特點(diǎn)

3.1 PLC故障診斷與排除措施

PLC能夠做到在正常運(yùn)行的同時(shí)對(duì)軟件進(jìn)行在線編程，也就是說(shuō)，使用PLC系統(tǒng)能夠做到運(yùn)行監(jiān)控和程序修改同時(shí)進(jìn)行，由于PLC自身具有比較完善的保護(hù)措施和診斷顯示功能，因此一般情況下PLC系統(tǒng)很少會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，即便PLC系統(tǒng)在外部輸入端或者內(nèi)部輸出端出現(xiàn)故障，操作人員一方面能夠從指示燈的變化中進(jìn)行辨別，另一方面在PLC數(shù)碼顯示屏和數(shù)據(jù)終端也會(huì)有所顯示。例如，如果系統(tǒng)中的某個(gè)工位處于空位狀態(tài)，但是該空位后的某一位置有小車站位且停止器處于關(guān)閉狀態(tài)，小車無(wú)法正常進(jìn)入操作工位，這時(shí)操作人員可以在線判斷其是否能夠?qū)⑼Ｖ蛊鞔蜷_(kāi)，如果滿足打開(kāi)條件即可進(jìn)行在線操作。如果設(shè)備的穩(wěn)定性不足，有時(shí)能夠進(jìn)行正常工作，有時(shí)又無(wú)法正常工作，此時(shí)應(yīng)該在線強(qiáng)制該動(dòng)作的輸出多個(gè)輸出點(diǎn)，檢查系統(tǒng)的可靠性。如果進(jìn)行強(qiáng)制輸出時(shí)可靠性不穩(wěn)定，則應(yīng)該對(duì)機(jī)器中某個(gè)程序輸入點(diǎn)信號(hào)穩(wěn)定性進(jìn)行檢測(cè)。

3.2 運(yùn)用DH+網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)交換

在電解鋁車間中，主要使用DH+網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信號(hào)交換，使用DH+網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行PLC信號(hào)交換，一方面能夠節(jié)約電纜連接過(guò)程，另一方面能夠有效節(jié)省施工量增強(qiáng)信息讀取的可靠性。

3.3 屏幕采用信息屏或觸摸屏

操作現(xiàn)場(chǎng)使用信息屏幕或者觸摸屏幕能夠在設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，在屏幕上顯示出機(jī)器故障類型，同時(shí)顯示各種報(bào)警信息，有效提升了設(shè)備故障檢測(cè)效率。另外，這2種屏幕都不需要使用硬線進(jìn)行連接，可靠性和穩(wěn)定性都較高。

4 系統(tǒng)上的改進(jìn)

4.1 改進(jìn)模擬信號(hào)源

模擬信號(hào)源通過(guò)檢測(cè)后會(huì)被傳輸送到信號(hào)屏上，再通過(guò)PLC模擬量輸入模塊對(duì)規(guī)劃位置進(jìn)行指示，但是在實(shí)際操作中，時(shí)常出現(xiàn)信號(hào)燈與實(shí)際情況不符的現(xiàn)象，信號(hào)強(qiáng)度忽高忽低，出現(xiàn)這種情況的原因極有可能是由于高位信號(hào)和低位信號(hào)同時(shí)存在，因此，在實(shí)際操作中可以對(duì)模擬信號(hào)源加以改進(jìn)，將其改為屏蔽線，那么PLC將會(huì)以單股配線的方式被引進(jìn)，信號(hào)忽高忽低的飄移現(xiàn)象就會(huì)消失。

4.2 改進(jìn)開(kāi)關(guān)類型

由于鋁電解生產(chǎn)環(huán)境十分惡劣，傳統(tǒng)陽(yáng)極系統(tǒng)中的許多觸摸式開(kāi)關(guān)因?yàn)檫M(jìn)入過(guò)多的粉塵而無(wú)法正常復(fù)位，導(dǎo)致系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)失控現(xiàn)象，對(duì)于這種情況，可以將觸摸式開(kāi)關(guān)改成接近開(kāi)關(guān)，在提高動(dòng)作可靠性的同時(shí)，有效地延長(zhǎng)了開(kāi)關(guān)的使用壽命。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在PLC控制系統(tǒng)中，自動(dòng)化控制程度相對(duì)來(lái)說(shuō)是較高的，為電解鋁工藝的高效安全生產(chǎn)提供了必要的條件。該文對(duì)PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析并進(jìn)行了適當(dāng)改造，大幅度地降低了生產(chǎn)過(guò)程中設(shè)備發(fā)生故障的概率，在保護(hù)生產(chǎn)操作人員安全的同時(shí)提升了電解鋁工藝的生產(chǎn)效率。

參考文獻(xiàn)

[1]王明山.鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)及設(shè)備配置發(fā)展?fàn)顩r研究[J].內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì)，2013（6）：84-85.

[2]趙聰峰，王旭東，劉現(xiàn)峰.鋁電解陽(yáng)極組裝生產(chǎn)線設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)選型[J].科技信息，2011（23）：525，792.