電解多功能天車陽(yáng)極測(cè)高自動(dòng)控制系統(tǒng)摘要:電解槽換極自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)是專為鋁電解多功能天車新舊陽(yáng)極替換過(guò)程中，為保證新舊陽(yáng)極同水平度而研制開(kāi)發(fā)的新一代自動(dòng)測(cè)控與管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用全自動(dòng)化操作、便攜式基準(zhǔn)小車，對(duì)提高換極速度、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、提高安全性方面都取得了突破，是目前國(guó)內(nèi)先進(jìn)換極測(cè)高定位系統(tǒng)。關(guān)鍵詞:電解;多功能天車；更換陽(yáng)極；自動(dòng)測(cè)控現(xiàn)在鋁電解生產(chǎn)工藝由于環(huán)保的要求基本上都采用預(yù)培槽進(jìn)行，在預(yù)培槽內(nèi)換極時(shí)新極在槽內(nèi)坐落的高度是否滿足電解工藝要求將直接影響到電解槽得陽(yáng)極電流分布，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)使陽(yáng)極電流分布不均從而引起電解槽擺動(dòng)，最終導(dǎo)致病槽。目前鋁電解廠在換極時(shí)多采用人工劃線確認(rèn)高度的方法，該方式及增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，又容易產(chǎn)生誤差。國(guó)外引進(jìn)的陽(yáng)極自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)，操作復(fù)雜不易維護(hù)而且價(jià)格昂貴，所以應(yīng)用效果普遍不好。研制生產(chǎn)一種既能滿足換極精度要求，又能方便現(xiàn)場(chǎng)人員操作的自動(dòng)測(cè)高系統(tǒng)成為必然趨勢(shì)。。隨著電解鋁工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)電解鋁裝備提升的要求也越來(lái)越高。國(guó)內(nèi)外企業(yè)一直致力于電解多功能天車更換陽(yáng)極自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)、研究工作。該系統(tǒng)是為保證新舊陽(yáng)極同水平度而研制生產(chǎn)的基于激光測(cè)距技術(shù)的電解鋁陽(yáng)極測(cè)高定位系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用稱重傳感器、高溫激光測(cè)距儀、行程測(cè)量機(jī)構(gòu)等實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)對(duì)陽(yáng)極的高度進(jìn)行定位，在換極過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)新舊陽(yáng)極底掌平面的自動(dòng)測(cè)量，定位，消除了在換極過(guò)程中產(chǎn)生的隨機(jī)誤差，從而在保證了換極質(zhì)量。使電解生產(chǎn)效率得以提高，并減輕了操作人員的工作強(qiáng)度，有效地改善了工人的操作環(huán)境，避免人工劃線換極操作帶來(lái)的危險(xiǎn)性,降低電解槽由于電流分布不均勻，電壓擺動(dòng)，導(dǎo)致病槽率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，避免人工畫(huà)線操作的危險(xiǎn)性，提高了工作效率。一、設(shè)計(jì)內(nèi)容電解槽換極自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)系統(tǒng)原理先進(jìn)合理、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠、測(cè)量精度高、響應(yīng)速度快、耐高溫、耐腐蝕，功耗低，現(xiàn)場(chǎng)安裝方便等特點(diǎn)?，F(xiàn)已成功應(yīng)用于各鋁業(yè)公司的遙控型天車上，使用效果非常好。1、采用高精密位移傳感器和重量傳感器，能在電解鋁高電磁環(huán)境下精確、快速的檢測(cè)到位移及重量數(shù)據(jù)。2、人機(jī)對(duì)話單元操作簡(jiǎn)單，能實(shí)時(shí)顯示各種測(cè)量數(shù)據(jù)信息，通過(guò)不同色彩的配置可以清晰分辨各類數(shù)據(jù)并判斷故障點(diǎn)。3、通過(guò)參數(shù)設(shè)置可以隨時(shí)調(diào)節(jié)新極放到電解槽內(nèi)的高度。4、有數(shù)據(jù)斷電保護(hù)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，斷電或誤操作后數(shù)據(jù)可找回。5、配備抗干擾遙控器，可實(shí)現(xiàn)觸摸屏及遙控器雙重操作，也可在行車遙控器上進(jìn)行改造。6、LED點(diǎn)陣大屏幕顯示，中文顯示，內(nèi)容豐富，實(shí)時(shí)更新顯示測(cè)量值及位差值。二、設(shè)計(jì)原理及系統(tǒng)構(gòu)成2.1系統(tǒng)工作原理陽(yáng)極水平測(cè)高系統(tǒng)是針對(duì)鋁廠自動(dòng)更換陽(yáng)極的工藝要求，而開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的一種專用型設(shè)備。多功能行車在吊取母線上的殘極時(shí)，通過(guò)陽(yáng)極把上的重量傳感器和絕對(duì)值傳感器測(cè)算出殘極的位置，殘極吊到大面時(shí)通過(guò)激光探桿機(jī)構(gòu)把激光測(cè)距儀下放測(cè)量殘極底面，吊起新極后同樣測(cè)量新極底面高度，以上測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)工控機(jī)軟件計(jì)算出位差值，行車工就可根據(jù)此位差值把新極自動(dòng)或手動(dòng)放到電解槽內(nèi)。2.2系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖表一系統(tǒng)組成單元單元名稱功能陽(yáng)極高度檢測(cè)單元精確測(cè)量陽(yáng)極的高度稱重單元測(cè)量陽(yáng)極把提殘極時(shí)的重量值測(cè)距單元精確測(cè)量陽(yáng)極（殘極、新極）側(cè)面到激光的距離傳動(dòng)單元帶動(dòng)激光測(cè)距儀直線上升和下降控制單元控制激光器直線上升和下降并與行車聯(lián)控?cái)?shù)據(jù)采集單元采集、計(jì)算、處理各個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)人機(jī)對(duì)話單元操控舊位、舊高、新高的數(shù)據(jù)采集顯示單元顯示測(cè)量數(shù)據(jù)及位差值溫控單元降低激光測(cè)距儀工作溫度圖1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖三、安裝調(diào)試3.1各部件安裝連接示意圖圖2系統(tǒng)部件連接圖3.2陽(yáng)極高度檢測(cè)單元安裝：（1#、2#位移編碼器）

通過(guò)安裝支架固定在陽(yáng)極鈕把軸銷的側(cè)面，編碼器下端連接環(huán)與陽(yáng)極下降端連接，陽(yáng)極鈕把上升下降時(shí)拉動(dòng)編碼器的拉繩跟隨上升下降。注意拉繩要垂直。3.3稱重單元的安裝（一把傳感器、二把傳感器）稱重傳感器的安裝位置：原陽(yáng)極鈕把油缸軸銷位置。磁傳感器特殊定制和原來(lái)的軸銷尺寸相同，替換即可，注意傳感器的方向。3.4測(cè)距單元的安裝（激光測(cè)距儀）在陽(yáng)極測(cè)高探桿機(jī)構(gòu)下端用T型螺栓把激光測(cè)距儀安裝于探桿上。注意安裝完畢后必須調(diào)整水平，使測(cè)距儀射出的激光射線為水平直線。3.5傳動(dòng)單元（陽(yáng)極測(cè)高探桿機(jī)構(gòu)及伺服電機(jī)和減速機(jī)）伺服電機(jī)和減速機(jī)出廠時(shí)已安裝在陽(yáng)極測(cè)高探桿機(jī)構(gòu)頂部，陽(yáng)極測(cè)高探桿機(jī)構(gòu)安裝于下料斗一側(cè)，用連接角鋼與口子安裝架焊接牢固。注意調(diào)節(jié)安裝尺寸。3.6控制單元(控制箱)安裝于工具車檢修平臺(tái)適當(dāng)位置。注意要與數(shù)據(jù)采集模塊距離3米以上，以防變頻器干擾。3.7數(shù)據(jù)采集單元（數(shù)據(jù)采集處理模塊）安裝于工具車檢修平臺(tái)適當(dāng)位置。注意要與控制箱距離3米以上，以防變頻器干擾。3.8人機(jī)對(duì)話單元（工控機(jī)及軟件）安裝于駕駛室內(nèi)，通過(guò)數(shù)據(jù)線纜與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接。軟件已安裝于工控機(jī)內(nèi)。注意不要安裝于空調(diào)下，以防泠凝水滴入造成短路。3.9顯示單元（大屏幕顯示器）安裝于便于觀看的適當(dāng)位置或按用戶意見(jiàn)安裝。大屏幕顯示器為RS-232信號(hào)傳輸，供電電源VAC220。3.10溫控單元（冷卻風(fēng)管及減壓閥）在陽(yáng)極測(cè)高探桿機(jī)構(gòu)內(nèi)已安裝好，只需把氣路通過(guò)三通變徑連接器接入多功能行車的主氣路即可。注意必須接入主氣路，否則空壓機(jī)關(guān)閉時(shí)氣路無(wú)氣。3.11伺服控制箱電氣圖圖3伺服控制箱電氣圖四、軟件按鍵功能及設(shè)置圖4操作界面4.1功能鍵介紹1取舊位鍵：點(diǎn)擊該按鈕后，只有陽(yáng)極扭把掛上陽(yáng)極，使得重量傳感器稱量的數(shù)值達(dá)到滿量程的1/4時(shí)，系統(tǒng)才取得當(dāng)前高度為舊陽(yáng)極安裝高度。2取舊高鍵：點(diǎn)擊該按鈕后，測(cè)高裝置機(jī)械臂將自動(dòng)伸出測(cè)量舊陽(yáng)極高度，測(cè)量完畢后自動(dòng)收回。3取新高鍵：點(diǎn)擊該按鈕后，測(cè)高裝置機(jī)械臂將自動(dòng)伸出測(cè)量新陽(yáng)極高度，測(cè)量完畢后自動(dòng)收回。4自動(dòng)裝極鍵：點(diǎn)擊該按鈕后，系統(tǒng)處于安裝新陽(yáng)極狀態(tài)，在此狀態(tài)下，吊臂伸長(zhǎng)到新陽(yáng)極安裝高度后，吊臂自動(dòng)停止向下運(yùn)動(dòng)（但可向上運(yùn)動(dòng)）；再次點(diǎn)擊該按鈕，系統(tǒng)解除安裝新陽(yáng)極狀態(tài)，吊臂活動(dòng)將不再受到限制。4.2功能測(cè)試1、測(cè)把1鍵：每次測(cè)量時(shí)只測(cè)取“一把”的數(shù)值。注：靠近激光測(cè)距儀的為一把，由于行車位置有時(shí)和行車定義的相反2、測(cè)把2鍵：每次測(cè)量時(shí)只取“二把”的數(shù)值。3、測(cè)雙把鍵：每次測(cè)量時(shí)取兩把的數(shù)值。五、常見(jiàn)錯(cuò)誤及處理5.1取舊位問(wèn)題取不到舊位值。檢查：重量是否達(dá)到最大重量的1/4,（一般最大重量設(shè)為陽(yáng)極自重的5倍）查看陽(yáng)極把上的稱重傳感器，是否錯(cuò)位或損毀處理：把傳感器轉(zhuǎn)正后從新標(biāo)定或更換新的稱重傳感器，更換后重新標(biāo)定零點(diǎn)及重量。5.2未到舊高值且一把高度，激光高度都有實(shí)時(shí)值檢查：激光器在測(cè)量時(shí)是否啟動(dòng)，若未啟動(dòng)，檢查線路；若已啟動(dòng)但無(wú)距離則激光器損壞，須更換新的，更換后需要調(diào)平。圖5測(cè)量調(diào)試5.3未測(cè)到舊高值、所有數(shù)據(jù)都正常，機(jī)械臂直接到底后自動(dòng)收回檢查：激光測(cè)距儀防塵鏡筒或鏡片是否積塵太多；清理后即可；檢查“一把距離”是否正確，若不正確則從新設(shè)置。六、結(jié)論經(jīng)過(guò)近些年來(lái)的探索及實(shí)踐，并結(jié)合國(guó)外企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)。在中國(guó)有色(沈陽(yáng))冶金機(jī)械有限公司現(xiàn)有電解多功能天車上已成功應(yīng)用了10多家用戶，并在已有的該功能也進(jìn)行了更新和改造，并得到了廣泛的認(rèn)可，自動(dòng)化程度以及節(jié)省人力，提高勞動(dòng)效率等方面效果顯著，是未來(lái)電解鋁行業(yè)提升能力及競(jìng)爭(zhēng)力不可缺少的裝備。參考文獻(xiàn)[1]蔣煥文，孫續(xù)．電子測(cè)量(第三版)[