專利名稱：一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及鋁電解槽自動控制技術領域，具體為一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置。
技術背景鋁電解槽打殼下料裝置由打殼氣缸、導向連桿、打殼錘頭以及定容下料器構成，通過槽控機、電磁閥控制打殼下料裝置工作，確保氧化鋁準確定量的添加至電解槽中，維持電解生產正常進行，但是，當槽控機、電磁閥、打殼下料裝置出現(xiàn)故障或技術條件變化時，下料口容易堵塞，導致氧化鋁不能順利進入電解槽中，造成突發(fā)效應增多，電耗增加。由于現(xiàn)有的鋁電解槽打殼下料控制系統(tǒng)僅負責發(fā)出打殼下料信號，對發(fā)出信號后的執(zhí)行情況缺少監(jiān)測，無法實現(xiàn)閉環(huán)控制，因此，下料口的檢查與維護目前主要依靠人工完成，工人勞動強度大，同時，發(fā)現(xiàn)與處理故障不及時，突發(fā)效應難以得到有效控制，制約了生產技術指標的優(yōu)化提升。另外，由于缺少對打殼氣缸運動情況的在線監(jiān)測，打殼氣缸運動行程無法實現(xiàn)自動調節(jié)，容易出現(xiàn)打殼深度過長的弊端，加劇錘頭磨損，降低原鋁質量，同時，因電解質易粘附在錘頭上，形成大錘頭，增加工人處理難度。隨著鋁電解生產工藝技術的不斷進步，對電解槽控制精度要求越來越高，在新的工藝技術條件下，要滿足提高控制精度的要求，除了繼續(xù)做好控制理論及硬件系統(tǒng)優(yōu)化升級之外，還應在電解槽下料口狀態(tài)自動監(jiān)測方面尋求突破，并通過自動監(jiān)測系統(tǒng)提高下料口暢通率，降低勞動強度，提升技術指標，目前，有關企業(yè)及科研院所在下料口故障自動監(jiān)測與處理方面已取得了一些研究成果，但是，在實踐應用中不同程度上存在投資較大、應用效果較差、安裝維護不便、可靠性較低等缺陷，制約了這些技術成果的推廣應用。因此，提供一種能夠滿足鋁電解提高生產控制自動化水平的要求，通過傳感器實時監(jiān)測打殼氣缸運動情況，并將信號轉換傳輸至分析處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對下料口的實時監(jiān)測，確保及時發(fā)現(xiàn)處理下料口故障，維持電解槽物料平衡，達到提高生產自動化水平、降低工人勞動強度，提升經濟技術指標的鋁電解槽智能化控制裝置，是一個值得研究的問題。
發(fā)明內容為了克服上述現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型提供了一種能夠通過傳感器實時監(jiān)測打殼氣缸運動情況，并將信號轉換傳輸至分析處理控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對下料口的實時監(jiān)測，確保及時發(fā)現(xiàn)處理下料口故障，維持電解槽物料平衡，達到提高生產自動化水平、降低工人勞動強度，提升經濟技術指標的的鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的—種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，包括信號分析單元(3)、信號轉接單元
(4)、故障處理單元(5)、繼電器單元(6)，傳感器(9)及擋板(10)，其特征在于信號分析單元(3)、故障處理單元(5)、傳感器(9)通過信號轉接單元(4)實現(xiàn)互聯(lián)互通，故障處理單元(5 )通過繼電器單元(6 )與槽控機(I)連接。[0008]所述的鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，其特征在于所述的傳感器(9)安裝在打殼氣缸(7)上,傳感器(9)下方設置有套在打殼氣缸(7)軸上且隨打殼氣缸(7)軸上下移動的擋板(10)。所述的傳感器(9)采用超聲波測距傳感器或紅外線測距傳感器或激光測距模塊或行程開關。所述的信號分析單元(3)由單片機及軟件系統(tǒng)、按鍵模塊、顯示模塊組成，顯示模塊負責實時顯示相關工作參數(shù)，可采用數(shù)碼管或液晶顯示模塊。所述的故障處理單元(5)采用PLC工控板，其主要由單片機及軟件系統(tǒng)，輸入模塊、輸出模塊組成。所述的繼電器單元(6)包括兩個交流中間繼電器及一個直流中間繼電器。積極有益效果本實用新型提供的一種鋁電解槽智能化氣動控制系統(tǒng)是對槽控機控制功能的優(yōu)化補充，該裝置通過傳感器實時監(jiān)測打殼氣缸運動情況，并將信號轉換傳輸至分析處理控制系統(tǒng)，確保及時發(fā)現(xiàn)處理下料口故障，維持電解槽物料平衡，進一步降低效應系數(shù)，降低工人勞動強度，提升經濟技術指標。同時，該裝置可實現(xiàn)打殼氣缸運動行程的自動調節(jié)，避免出現(xiàn)打殼深度過長或過短的弊端，當打殼氣缸運動行程達到下限位時，該裝置可控制打殼氣缸立即復位，減少打殼錘頭在電解質中滯留時間，從而延長打殼錘頭壽命，提高原鋁質量，減少大錘頭形成幾率，降低工人處理難度。該裝置通過對控制系統(tǒng)硬件及軟件的優(yōu)化設計，具備了投資省、可靠性高、安裝維護方便、應用效果較好等特點，實現(xiàn)了對下料口狀態(tài)實時監(jiān)測并自動處理的功能，達到了提升生產控制自動化水平的目的。
圖1為本實用新型實施例一 系統(tǒng)原理框圖；圖2為本實用新型實施例二系統(tǒng)原理框圖；圖3為傳感器、擋板安裝結構示意圖；圖中為槽控機1、氣控柜2、信號分析單元3、信號轉接單元4、故障處理單元5、繼電器單兀6、打殼氣缸7、定容下料器8、傳感器9、擋板10。
具體實施方式
下面結合具體實施例，對本實用新型作進一步的說明一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，包括信號分析單元(3)、信號轉接單元
(4)、故障處理單元(5)、繼電器單元(6)，傳感器(9)及擋板(10)，其特征在于信號分析單元(3)、故障處理單元(5)、傳感器(9)通過信號轉接單元(4)實現(xiàn)互聯(lián)互通，故障處理單元(5 )通過繼電器單元(6 )與槽控機(I)連接。所述的鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，其特征在于所述的傳感器(9)安裝在打殼氣缸(7)上,傳感器(9)下方設置有套在打殼氣缸(7)軸上且隨打殼氣缸(7)軸上下移動的擋板(10)。 所述的傳感器(9 )采用超聲波測距傳感器或紅外線測距傳感器或激光測距模塊或行程開關。所述的信號分析單元(3)由單片機及軟件系統(tǒng)、按鍵模塊、顯示模塊組成，顯示模塊負責實時顯示相關工作參數(shù)，可采用數(shù)碼管或液晶顯示模塊。所述的故障處理單元(5)采用PLC工控板，其主要由單片機及軟件系統(tǒng)，輸入模塊、輸出模塊組成。所述的繼電器單元(6)包括兩個交流中間繼電器及一個直流中間繼電器。所述的傳感器(9)通過用扁鋼制作的支架固定于打殼氣缸(7)底部，擋板(10)采用5mm鋼板制作,外形為中間帶孔的圓盤形,擋板(10)直徑150mm,中間孔直徑等于打殼氣缸(7)軸直徑，擋板(10)通過中間孔套接于打殼氣缸(7)軸上，隨打殼氣缸(7)軸上下移動實施例1如圖1所示，一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，包括信號分析單元(3)、信號轉接單元(4)、故障處理單元(5)、繼電器單元(6)、傳感器(9)、擋板(10)，在打殼氣缸(7)上安裝傳感器(9)跟蹤打殼氣缸(7)運動情況，將其轉換成電信號上傳至信號分析單元(3)，信號分析單元(3)分析判斷后向故障處理單元(5)發(fā)送下料口狀態(tài)信號，當打殼氣缸(7)運動行程達到下限位時，故障處理單元(5)立即向氣控柜(2)發(fā)出打殼氣缸(7)復位信號，減少打殼錘頭在電解質中滯留時間，延長錘頭壽命，當下料口出現(xiàn)卡錘頭或堵火眼故障，立即進入故障處理程序，由故障處理單元(5)向氣控柜(2)發(fā)出故障處理命令，對故障下料口實施多次打殼，對正常下料口實施雙倍下料，確保電解槽物料平衡，維持生產運行正常進行，同時，通過信號燈對故障現(xiàn)象進行報警。該裝置還可通過監(jiān)測槽控機(I)打殼信號發(fā)出的時間間隔，實現(xiàn)對槽控機(I)故障的監(jiān)控，當槽控機(I)長時間未發(fā)出打殼信號時，故障處理單元(5)將接管槽控機(I)打殼下料控制功能，并按照智能化控制裝置設定的下料間隔進行控制，同時，點亮信號燈提示檢修，直至槽控機(I)恢復正常。如圖3所示，傳感器(9)通過用扁鋼制作的支架固定于打殼氣缸(7)底部，擋板(10)采用5_鋼板制作，外形為中間帶孔的圓盤形，擋板(10)直徑150_，中間孔直徑等于打殼氣缸(7)軸直徑，擋板(10)通過中間孔套接于打殼氣缸(7)軸上，隨打殼氣缸(7)軸上下移動。所述的傳感器(9)采用超聲波測距傳感器，由信號分析單元(3)控制傳感器(9)發(fā)射裝置按一定頻率發(fā)出超聲波信號并經擋板(10 )反射后進入傳感器(9 )接收裝置，信號分析單元(3)通過檢測超聲波發(fā)射與接收的時間間隔，結合聲波的傳播速度，計算出打殼氣缸(7)移動距離，間接實現(xiàn)對下料口狀態(tài)的實時監(jiān)測。所述的信號分析單元(3)由單片機及軟件系統(tǒng)、按鍵模塊、顯示模塊組成，單片機及軟件系統(tǒng)負責發(fā)出傳感器工作脈沖，同時，接收經信號轉接單元(4)轉換后的打殼氣缸(7)位置信號，按程序分析判斷下料口狀態(tài)，并將下料口狀態(tài)信號傳至信號轉接單元(4)，經轉換后再傳至故障處理單元(5)，實現(xiàn)對下料口故障的實時監(jiān)測與處理，按鍵模塊負責相關控制參數(shù)設置及顯示方式轉換，顯示模塊負責實時顯示相關工作參數(shù)，可采用數(shù)碼管或液晶顯示模塊。所述的故障處理單元 (5)采用PLC工控板，其主要由單片機及軟件系統(tǒng)，輸入模塊、輸出模塊組成，輸入模塊負責接收來自信號轉接單元(4)的打殼氣缸(7)位置信號及繼電器單元(6)轉換后的打殼下料信號，經光電隔離后輸入單片機及軟件系統(tǒng)。單片機及軟件系統(tǒng)負責接收輸入模塊信號，并按程序向輸出模塊發(fā)出控制信號，輸出模塊負責接收來自單片機及軟件系統(tǒng)并經光電隔離后的控制信號，并將控制信號由輸出模塊繼電器轉換后向氣控柜發(fā)出打殼下料動作信號，同時通過控制信號燈發(fā)出報警信號。所述的繼電器單元(6)包括兩個交流中間繼電器及一個直流中間繼電器，交流中間繼電器負責將來自槽控機的220v交流打殼下料信號轉換為24v直流信號并輸入故障處理單元(5)輸入模塊，直流中間繼電器負責在下料口出現(xiàn)故障時，切斷槽控機(I)控制信號，并將打殼下料控制權交氣動系統(tǒng)智能化控制裝置。所述的信號轉接單元(4)是傳感器(9)、信號分析單元(3)、故障處理單元(5)的信號轉換連接中樞，主要負責將來自傳感器(9)的信號經光電隔離后傳至信號分析單元(3)，同時，負責將信號分析單元(3)發(fā)出的下料口狀態(tài)信號由5v轉換為24v后傳至故障處理單兀(5)輸入模塊。實施例2如圖2所示，一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，包括信號分析單元(3)、信號轉接單元(4)、繼電器單元(6)、傳感器(9)、擋板(10)，在打殼氣缸(7)上安裝傳感器(9)跟蹤打殼氣缸(7)運動情況，將其轉換成電信號上傳至信號分析單元(3)，信號分析單元
(3)分析判斷后向槽控機(I)發(fā)送下料口狀態(tài)信號，當打殼氣缸(7)運動行程達到下限位時，槽控機(I)立即向氣控柜(2)發(fā)出打殼氣缸(7)復位信號,減少打殼錘頭在電解質中滯留時間，延長錘頭壽命，當下料口出現(xiàn)卡錘頭或堵火眼故障，由槽控機(I)向氣控柜(2)發(fā)出故障處理命令，對故障下料口·實施多次打殼，對正常下料口實施雙倍下料，確保電解槽物料平衡，維持生產運行正常進行，同時，通過信號燈對故障現(xiàn)象進行報警。與實施例1不同之處在于本裝置不包含故障處理單元(5)，信號分析單元(3)發(fā)出的下料口狀態(tài)信號直接傳至槽控機(I)，并由槽控機(I)向氣控柜(2 )發(fā)出故障處理命令。如圖3所示，傳感器(9)通過用扁鋼制作的支架固定于打殼氣缸(7)底部，擋板
(10)采用5_鋼板制作，外形為中間帶孔的圓盤形，擋板(10)直徑150_，中間孔直徑等于打殼氣缸(7)軸直徑，擋板(10)通過中間孔套接于打殼氣缸(7)軸上，隨打殼氣缸(7)軸上下移動。所述的傳感器(9)采用超聲波測距傳感器。所述的信號分析單元(3)由單片機及軟件系統(tǒng)、按鍵模塊、顯示模塊組成，單片機及軟件系統(tǒng)負責發(fā)出傳感器工作脈沖，同時，接收經信號轉接單元(4)轉換后的打殼氣缸
(7)位置信號，按程序分析判斷下料口狀態(tài)，并將下料口狀態(tài)信號傳至信號轉接單元(4)，經轉換后再傳至槽控機(1)，實現(xiàn)對下料口故障的實時監(jiān)測與處理，按鍵模塊負責相關控制參數(shù)設置及顯示方式轉換，顯示模塊負責實時顯示相關工作參數(shù)，可采用數(shù)碼管或液晶顯示模塊。所述的繼電器單元(6)包括兩個交流中間繼電器，交流中間繼電器負責將來自槽控機的220v交流打殼下料信號轉換為5v直流信號并輸入信號分析單元(3)。所述的信號轉接單元(4)是傳感器(9)、信號分析單元(3)的信號轉換連接中樞，主要負責將來自傳感器(9)的信號經光電隔離后傳至信號分析單元(3)。以上實施例僅用于說明本實用新型的優(yōu)選實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在所述領域普通技術人員所具備的知識范圍內，本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替代和改進等，其均應涵蓋在本實用新型請求保護的技術方案范圍之內。
權利要求1.一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，包括信號分析單元(3)、信號轉接單元(4)、故障處理單元(5)、繼電器單元(6)，傳感器(9)及擋板(10)，其特征在于信號分析單元(3)、故障處理單元(5)、傳感器(9)通過信號轉接單元(4)實現(xiàn)互聯(lián)互通，故障處理單元(5)通過繼電器單元(6)與槽控機(1)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，其特征在于所述的傳感器(9 )安裝在打殼氣缸(7 )上，傳感器(9 )下方設置有套在打殼氣缸(7 )軸上且隨打殼氣缸(7)軸上下移動的擋板(10)。
3.根據(jù)權利要求1或2任意項所述的一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，其特征在于所述的傳感器(9)采用超聲波測距傳感器或紅外線測距傳感器或激光測距模塊或行程開關。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，其特征在于所述的信號分析單元(3)由單片機及軟件系統(tǒng)、按鍵模塊、顯示模塊組成，顯示模塊負責實時顯示相關工作參數(shù)，可采用數(shù)碼管或液晶顯示模塊。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁電解槽智能化氣動控制系統(tǒng)，其特征在于所述的故障處理單元(5)采用PLC工控板，其主要由單片機及軟件系統(tǒng)，輸入模塊、輸出模塊組成。
專利摘要本實用新型公開了一種鋁電解槽氣動系統(tǒng)智能化控制裝置，包括信號分析單元(3)、信號轉接單元(4)、故障處理單元(5)、繼電器單元(6)，傳感器(9)及擋板(10)，信號分析單元(3)、故障處理單元(5)、傳感器(9)通過信號轉接單元(4)實現(xiàn)互聯(lián)互通，故障處理單元(5)通過繼電器單元(6)與槽控機(1)連接。本實用新型通過傳感器(9)跟蹤打殼氣缸運動情況，及時發(fā)現(xiàn)并自動處理下料口故障，確保電解槽正常運行。本實用新型通過對控制系統(tǒng)硬件及軟件的優(yōu)化設計，具備了投資省、可靠性高、安裝維護方便、應用效果較好等特點，實現(xiàn)了對下料口狀態(tài)實時監(jiān)測并自動處理的功能，達到了提升生產控制自動化水平的目的。
文檔編號C25C3/20GK202898565SQ20122055511
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月27日 優(yōu)先權日2012年10月27日
發(fā)明者歐建明 申請人:歐建明