霍爾開關(guān)在鋁電解天車自動兌料對位中的解決方案

　　引言

　　鋁電解多功能天車一般都工作在具有大電流、強(qiáng)磁場、高溫、多紛塵和具有腐蝕性氣體、HF濃密的惡劣環(huán)境,同時,由于天車重量大,運(yùn)行時具有很大慣性,所以,采用的電氣元件必須具有很強(qiáng)的抗干擾性。為了防止發(fā)生撞壞故障,應(yīng)盡可能使用感應(yīng)式開關(guān)。由于霍爾開關(guān)具有無觸點(diǎn)、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高、能在各類惡劣環(huán)境下可靠工作等特點(diǎn),可在電解生產(chǎn)設(shè)備上得到很好應(yīng)用,因此,本文以對位下料為例,對80020C霍爾開關(guān)的工作原理及控制過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

　　1 霍爾開關(guān)的工作原理

　　當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時,薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差,這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達(dá)式為：

　　U=KIB／d 　　(1)

　　式中,K為霍爾系數(shù),I為薄片中通過的電流,B為外加磁場(洛倫慈力Lorrentz)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,d是薄片的厚度。由此可見,霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。

　　霍爾開關(guān)屬于有源磁電轉(zhuǎn)換器件,它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上,利用集成封裝和組裝工藝制作而成,可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號,同時,又可滿足工業(yè)場合實(shí)際應(yīng)用中易操作和可靠性的要求。

　　霍爾開關(guān)具有無觸點(diǎn)、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn),其內(nèi)部用環(huán)氧樹脂封灌成一體化,所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠應(yīng)用于接近開關(guān)、壓力開關(guān)、里程表等方面,是一種新型的電器配件。其內(nèi)部原理圖如圖1所示。

　　2 對料分析

　　鋁電解多功能天車一般都自帶料倉,在電解作業(yè)更換陽極或電解槽邊部加工完畢后添加保溫料。但料倉可通過新鮮氧化鋁來自凈化供料系統(tǒng),所以在電解車間每個通道廠房頂部都設(shè)計有對料口,當(dāng)天車料倉孔需要對料時,必須將天車開到就近的對料口先對好位,再啟動凈化該供料系統(tǒng)的風(fēng)機(jī),最后將氧化鋁輸送到天車料倉。某公司的這個工藝過程原來采用人工控制,存在料倉滿關(guān)閉不及時、對位不準(zhǔn)、氧化鋁散落滿地而造成了浪費(fèi)等缺陷,本方案采用霍爾開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動對料的工藝過程,充分體現(xiàn)出其先進(jìn)性、優(yōu)越性和合理性。

　　多功能天車主小車頂部的罐體為料倉。原來的對料系統(tǒng)采用人工來控制,這樣,當(dāng)多功能天車需要對料時,就將天車開到就近的對料口處。先將大車對好位,再將承載料倉的主小車開到對料口正下方,手動將對料防塵罩放下對準(zhǔn)料倉下料口,然后手動啟動凈化系統(tǒng)供料風(fēng)機(jī),以將氧化鋁通過風(fēng)動溜槽輸送到天車料倉,等料倉滿指示燈亮后,關(guān)閉供料風(fēng)機(jī)以完成整個對料過程。由于這個對料過程具有人為因素,因此存在料兌滿后冒料、額外增加工人的勞動強(qiáng)度及自動化程度低等諸多缺陷,所以很有必要設(shè)計一套自動兌料控制系統(tǒng)。

　　3 自動對料控制線路設(shè)計

　　本設(shè)計選用的雙輸80020C型霍爾開關(guān)的電壓為直流5～24 V,檢測距離為8～12 mm。圖2所示是該天車自動對料系統(tǒng)的PIC控制原理圖。本設(shè)計采用霍爾開關(guān)作為天車對料系統(tǒng)與凈化供料系統(tǒng)的聯(lián)系紐帶。圖3所示是該天車對位部分的控制系統(tǒng)梯形圖,當(dāng)大車兩端限位XK1、XK2和小車限位XK3對好位后,電磁鐵DT得電,對應(yīng)的凈化供料部分的霍爾開關(guān)HK常開點(diǎn)閉合,從而使中間繼電器JD吸合。XD1、XD2、XD3指示燈分別對應(yīng)天車對好位、高料位、低料位指示燈。

　　當(dāng)天車對好位并通過電磁鐵和霍爾開關(guān)給凈化供料控制系統(tǒng)信號后,系統(tǒng)會給天車對料凈化供料部分的PLC一個輸出信號。該系統(tǒng)中的PLC控制和凈化供料部分梯形圖分別如圖4和5所示,系統(tǒng)運(yùn)行時,首先防塵罩電磁閥DQ得電降下,待延時30 s后,中間繼電器JD吸合,風(fēng)機(jī)電動機(jī)接觸器KM得電并使供料風(fēng)機(jī)啟動以開始供料。而當(dāng)天車料倉高料位到達(dá)時,電磁鐵斷電失磁,霍爾開關(guān)斷開,中間繼電器JD失電,風(fēng)機(jī)停機(jī),供料停止。與此同時。PLC延時給防塵罩通電30s,待溜槽中的余料全部流進(jìn)天車料倉時,防塵罩升起。然后將天車移走,對料過程結(jié)束。

　　4 結(jié)束語

　　本天車自動對料系統(tǒng)的設(shè)計完全是結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際工藝過程的,不僅解決了原來由于人為原因或設(shè)備本身存在的缺陷對生產(chǎn)造成的不利因素,避免了對料時出現(xiàn)冒料而造成的浪費(fèi)。同時其安全可靠性。