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本文的主要內(nèi)容是關(guān)于自動(dòng)化移動(dòng)式配料系統(tǒng)在山東省某機(jī)械廠(chǎng)石墨電極生產(chǎn)中的應(yīng)用情況.

隨著電爐煉鋼工藝的進(jìn)步，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)高功率、超高功率石墨電極的需求也日趨增長(zhǎng)，炭素行業(yè)為適應(yīng)市場(chǎng)的需要，必須加大對(duì)高功率、超高功率石墨電極的開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)，這就對(duì)生產(chǎn)設(shè)備提出了更高的要求。中碎配料作為石墨電極生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，對(duì)石墨電極生產(chǎn)及質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用，傳統(tǒng)的手動(dòng)或半自動(dòng)配料控制，工藝操作復(fù)雜，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且生產(chǎn)環(huán)境惡劣，配料精度難以保證，已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

針對(duì)上述狀況，山東生建機(jī)械廠(chǎng)在1994年的技術(shù)改造中，對(duì)中碎配料車(chē)間作了一系列的改進(jìn)。對(duì)上料、破碎、篩分、磨粉，采用PLC集中控制；對(duì)配料則采取了全封閉的移動(dòng)式自動(dòng)配料工藝等。這些工藝的采用使得操作簡(jiǎn)便、快捷，車(chē)間環(huán)境從根本上得到改善，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，自1996年11月投入使用以來(lái)，一直安全正常地運(yùn)行，取得了較高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本文將著重對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)的自動(dòng)化配；配料控制作以簡(jiǎn)要介紹。

1　自動(dòng)化中碎篩分、磨粉系統(tǒng)的集中控制
中碎車(chē)間由于原料粒度分級(jí)的需要，往往將原料破碎后，經(jīng)篩分分配至各配料倉(cāng)。山東生建機(jī)械廠(chǎng)中碎車(chē)間高度為40m，近百個(gè)操作點(diǎn)分布在7個(gè)樓層，如果采用手動(dòng)控制，必然會(huì)造成人員的增加和勞動(dòng)強(qiáng)度的加大，也不可能避免由于上下聯(lián)絡(luò)不便或者誤操作而造成的事故，針對(duì)這種狀況，決定使用PLC可編程序控制器進(jìn)行集中控制。

1.1　系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)可分為中央控制和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備兩部分。

1.1.1　中央控制室中央控制室用于對(duì)整個(gè)生產(chǎn)車(chē)間進(jìn)行集中控制，由下列兩個(gè)部分組成：

（1）PLC機(jī)柜

PLC機(jī)柜上安裝PLC控制器及輸出中間繼電器，PLC控制規(guī)模約670I/O點(diǎn)，主要完成：
①生產(chǎn)工藝通道選擇；
②聯(lián)鎖起停工藝設(shè)備、收塵設(shè)備；
③監(jiān)視生產(chǎn)運(yùn)行情況；
④監(jiān)視各料倉(cāng)的料位及高低料位報(bào)警；
⑤監(jiān)視各生產(chǎn)配料設(shè)備的故障及報(bào)警。

（2)模擬控制屏

模擬控制屏上部立面繪有生產(chǎn)工藝流程模擬圖，裝有設(shè)備運(yùn)行指示燈、各種報(bào)警指示燈、指示儀表等，它接收PLC的信號(hào)以顯示現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)情況。下部為操作部分，安裝著各種選擇開(kāi)關(guān)，各種起停按鈕及試驗(yàn)按鈕。

1.1.2　現(xiàn)場(chǎng)部分
現(xiàn)場(chǎng)部分主要為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及用以控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的集中低壓配電屏，低壓屏為GCK抽屜式配電屏，這種配電屏運(yùn)行可靠、檢修方便，一旦發(fā)現(xiàn)故障可立即更換備用抽屜，不會(huì)因維修而影響生產(chǎn)。

1.2　配料工藝流程簡(jiǎn)述

原料運(yùn)來(lái)后，根據(jù)原料種類(lèi)選擇上料系統(tǒng)通道，然后啟動(dòng)上料設(shè)備將原料盛放在石油焦貯料倉(cāng)或針狀焦貯料倉(cāng)。根據(jù)生產(chǎn)需要，選擇破碎篩分通道，石油焦（或針狀焦）經(jīng)破碎篩分后進(jìn)入石油焦料倉(cāng)（針狀焦料倉(cāng)）。同樣，磨粉系統(tǒng)也可選擇通道，將石油焦粉和針狀焦粉分別放置。分別存放的工藝配置方式，不僅避免了由普通功率電極轉(zhuǎn)產(chǎn)高功率、超高功率石墨電極時(shí)必須倒空料倉(cāng)的麻煩，而且可以不必停產(chǎn)轉(zhuǎn)換，可同時(shí)生產(chǎn)普通功率石墨電極或超高功率石墨電極，更重要的是，大大方便了生產(chǎn)高功率石墨電極時(shí)使用混合配方的配料，為實(shí)現(xiàn)配料完全自動(dòng)化創(chuàng)造了條件。

1.3　配料系統(tǒng)運(yùn)行總結(jié)

（1）系統(tǒng)運(yùn)行可靠，故障率低。自投入運(yùn)行近兩年來(lái)，基本沒(méi)出現(xiàn)因配料控制系統(tǒng)故障而造成的停產(chǎn)，保障了生產(chǎn)的順利進(jìn)行。
（2）檢修維護(hù)方便。尤其是需要改變控制方案時(shí)，不用改變硬件接線(xiàn)，只需修改PLC軟件即可。省時(shí)省力，極為方便。
（3）操作集中，監(jiān)控方便。PLC主機(jī)面板及模擬屏均可顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)及故障信息，一旦發(fā)生故障，操作人員可方便、快捷地判斷現(xiàn)場(chǎng)的故障設(shè)備及故障原因，有利于分析、排除故障，盡快恢復(fù)生產(chǎn)。

2　全自動(dòng)移動(dòng)式配料
配料的準(zhǔn)確性是石墨電極生產(chǎn)的關(guān)鍵，直接影響石墨電極質(zhì)量。手工或半自動(dòng)配料工藝，不僅生產(chǎn)環(huán)境惡劣，而且配料精度難以保證。因此，在本次技改中，我們使用了全自動(dòng)、移動(dòng)式配料工藝。

2.1　系統(tǒng)構(gòu)成及工藝原理

移動(dòng)式全自動(dòng)配料系統(tǒng)分為中央控制系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)被控設(shè)備兩部分?，F(xiàn)場(chǎng)14只料倉(cāng)存放著各種顆粒料及粉狀料。料倉(cāng)下面是用以完成給料動(dòng)作的電磁振動(dòng)給料機(jī)或螺旋喂料機(jī)，給料設(shè)備送出的物料經(jīng)集散口進(jìn)入配料小車(chē)。配料小車(chē)配備粒子料和粉子料兩只料斗，每個(gè)料斗裝有3只壓力傳感器，傳感器將檢測(cè)信號(hào)送至中央控制室PR1592/00配料控制器，配料控制器將接收到信號(hào)與預(yù)先設(shè)定的數(shù)值進(jìn)行比較，決定加料動(dòng)作并發(fā)出指令給PLC中央控制器，PLC中央控制器根據(jù)這些指令操縱現(xiàn)場(chǎng)給料設(shè)備和配料小車(chē)完成配料任務(wù)。全部配料完成后，PR1592/00打印配料數(shù)據(jù)，同時(shí)發(fā)出卸料信息，PLC操縱小車(chē)至卸料點(diǎn)，根據(jù)PR1592/00的信息卸料。卸料結(jié)束后，返回起始點(diǎn)開(kāi)始下一次配料。
2.2　主要設(shè)備選擇
（1）PR1592/00電子配料控制
根據(jù)石墨電極生產(chǎn)多規(guī)格、多品種，配方差異較大特點(diǎn)，選用了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的PR1592/00電子控制配料器，該配料控制器能貯存多種配方并且有粗細(xì)加料，無(wú)流量報(bào)警和過(guò)沖量調(diào)整等功能。其主要參數(shù)如下：
線(xiàn)性誤差：±0.05％;
最大凈輸入信號(hào)：2.4～24mV；
激勵(lì)源：防短路型DC12V，輸出電流≤120mA；
分度數(shù)：4000d；
控制物料種數(shù)：5種
（2）根據(jù)配料工藝選用了移動(dòng)配料小車(chē)，采用雙料斗分別進(jìn)行粒子料與粉子料的稱(chēng)重，稱(chēng)重各由3只壓力傳感器完成，傳感器選用BLR－24型。因?yàn)镻R1592/00配料控制器對(duì)所配用傳感器采用并聯(lián)供給橋壓方式，其電壓值為12V，最大輸出電流為120mA，所以傳感器的輸入阻抗也必須滿(mǎn)足這一要求即：

（n×U）/R≤120mA

其中：R為傳感器內(nèi)阻；n為選用傳感器只數(shù)；U為電壓。BLR－24輸入阻抗R為350Ω，經(jīng)計(jì)算（3×12）/350＜120mA,符合儀器要求。
（3）由于PR1592/00配料控制器外控接點(diǎn)少而系統(tǒng)控制點(diǎn)數(shù)較多，所以輔助以小型PLC可編程序控制器以實(shí)現(xiàn)定位、對(duì)接、除塵、配料、行進(jìn)、卸料、返回等控制過(guò)程。
2.3　系統(tǒng)調(diào)試
系統(tǒng)調(diào)試分為兩個(gè)階段，首先將PR1592/00配料控制器進(jìn)行初始化和格式化數(shù)據(jù)輸入，即在配料控制器的面板上輸入時(shí)間、工作狀態(tài)、滿(mǎn)量程值、報(bào)警方式、粗細(xì)加料、物料表、配方、打印功能等。并將移動(dòng)式配料小車(chē)的前進(jìn)、對(duì)位等程序梯形圖輸入PLC可編程序控制器，然后模擬加料形式進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)作測(cè)試，修正邏輯錯(cuò)誤。在這一過(guò)程中也要對(duì)系統(tǒng)外圍設(shè)備進(jìn)行調(diào)整，排除一切影響系統(tǒng)正常功能的因素。上述工作結(jié)束后進(jìn)行負(fù)荷調(diào)試，主要是根據(jù)工藝精度要求與物料的流動(dòng)性能。對(duì)各種物料的加料過(guò)程進(jìn)行控制，調(diào)整粗細(xì)加料在整個(gè)加料過(guò)程的比例，并針對(duì)其流動(dòng)性進(jìn)行過(guò)沖量調(diào)整，需要說(shuō)明的是配料控制器的過(guò)沖量功能是保證系統(tǒng)配料精度的關(guān)鍵，因?yàn)槊看瓮Ｖ菇o料設(shè)備后，從其出口落到配料料斗的多余量時(shí)總會(huì)造成多配甚至超過(guò)精度允差，配料控制器根據(jù)實(shí)際流動(dòng)情況修改過(guò)沖量，提前停止給料設(shè)備，從而很精確地控制配料的精度。

2.4　自動(dòng)配料使用效果

（1）移動(dòng)式配料系統(tǒng)克服了固定式因工藝線(xiàn)長(zhǎng)造成的輸送困難、誤差大，避免了因固定配料系統(tǒng)設(shè)備復(fù)雜帶來(lái)的事故隱患，提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，節(jié)約了設(shè)備費(fèi)用。
（2）采用全封閉結(jié)構(gòu)，大大改善了勞動(dòng)環(huán)境。
（3）自動(dòng)化控制和電子稱(chēng)的應(yīng)用，使配料精度得到保證，表1為任意抽取的一次配料數(shù)據(jù)。從表1中可以看出，每種物料誤差都在1％以?xún)?nèi)，總重量誤差僅為0.4％，已經(jīng)達(dá)到了比較高的精度。

集中控制和全自動(dòng)移動(dòng)式配料系統(tǒng)在我廠(chǎng)運(yùn)行近兩年，不僅使勞動(dòng)環(huán)境明顯改善，車(chē)間勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低，而且電極產(chǎn)品的質(zhì)量顯著提高（見(jiàn)表2、3）。從表中可以看出，中碎車(chē)間投入運(yùn)行以來(lái)，電極生產(chǎn)各項(xiàng)指標(biāo)均有不同程度的提高，已達(dá)到國(guó)內(nèi)較好水平。

3　結(jié)束語(yǔ)

自動(dòng)化中碎配料車(chē)間自1996年11月投入使用以來(lái)，一直安全正常準(zhǔn)確地運(yùn)行。自動(dòng)化的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了工藝操作，改善了勞動(dòng)環(huán)境，提高了配料精度和產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)管理水平，推進(jìn)了配料技術(shù)進(jìn)步，值得推廣應(yīng)用。

作者：許傳德

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