CN103343362A - 一种基于压力信号的打壳缸位置检测系统 - Google Patents

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虞启辉
吕志恒
李晶
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Shandong Aisuo Technology Group Co.,Ltd.
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Abstract

本发明是一种基于压力信号的打壳缸位置检测系统，属于气动系统节能领域。发明内容主要面向电解铝行业打壳缸的到位检测，可大幅降低打壳缸所连接打壳锤头浸入电解铝液的时间，延缓打壳锤头粘结过程，提高打壳缸的使用寿命。本发明用在电解铝行业打壳缸的控制系统，通过安装在打壳缸节气阀后端的压力传感器，检测管道内的压力变化情况。通过对压力信号的处理，得到压力信号与气缸位置的相互关系，从而实现对打壳缸的精准控制。

Description

一种基于压力信号的打壳缸位置检测系统
技术领域
本发明属于气动系统节能领域，涉及电解铝行业的气控系统。
背景技术
现有电解铝打壳系统通过打壳信号控制两位三通电磁阀控制打壳过程，打壳过程以固定的全行程模式进行，因此存在以下问题：
（1） 打壳过程的全行程模式使锤头长时间处于高温的电解槽中，大量热量传导给气缸后导致密封件受热老化，使用寿命大幅缩短；
（2） 打壳锤头粘连过大既影响了下料通畅，也增大了壳面口，增加了电解槽的热损失，电解工需不定时的将粘连的铝打掉，耗费人力；
（3）人工清洁粘连在锤头上的铝会使打壳缸杆受到撞击，增加了锤头掉落的几率及打壳缸故障率。。
发明内容
本发明的目的：
针对现有技术的不足，提供一种基于压力信号的打壳缸位置检测系统，延长电解槽打壳缸系统的使用寿命、提高打壳成功率、解决下料不畅的问题。
本发明的技术方案：
包括控制模块、打壳缸节气阀、压力传感器（2）及打壳缸（8），压力传感器（2）采集管道内压力信号，采用压力信号处理方法辨识气缸内压力变化速率，当压力变化速率大于给定值，控制模块判断打壳缸（8）到达工作位置，超时控制模块未判断打壳缸（8）到达工作位置，启动备用打壳控制程序；
对所述压力信号低通滤波处理，消除噪声，为了减少采集点数，在气缸充气完成后开始处理压力信号，每给定个采集点计算一个压力变化速率，为了保证整个处理时间一定，处理采集点数固定。
附图说明
图1是本发明打壳缸位置检测系统原理图。
1. 气源，2.压力传感器，3.两位三通电磁阀，4、7 .气控两位三通阀，5、6 .排气消音器，8.打壳缸，9.锤头，10.打壳信号
图2 是本发明所采集的压力信号和压力信号处理之后的信号图
图3是控制模块原理框图
具体实施方式：
系统各部分连接关系如图1所示：在与打壳缸（8）的进气和排气口的管路上并联压力传感器（2）。
控制模块的实施方式如图3所示：包括ARM核心处理器、打壳信号输入单元、指示灯及模式单元，掉电数据存储单元、串口数据通信单元、协议解析处理单元、信号驱动及反馈单元、打壳控制及节气控制单元、电源组模块、传感器输入单元、模拟信号隔离单元、数字信号隔离单元以及故障报警模块。
其中打壳信号输入单元检测打壳信号，为了保证信号的稳定性及抗干扰性能，在输入信号与ARM核心处理器之间加入数字信号隔离单元。ARM核心处理器以该接收信号作为打壳控制信号，此时系统进入节气模式。延时一段时间之后，ARM核心处理器处理压力传感器的模拟信号，同样为了保证信号的稳定性和抗干扰性，在传感器组输入单元和ARM核心处理器之间加入模拟信号隔离单元。ARM核心处理器对所接收的模拟信号进行滤波处理，压力传感器采集的压力信号和压力信号处理后的信号图如图2。
ARM核心处理器每100个采集点计算一个压力变化速率，当压力变化速率大于等于某一给定值时，认为气缸到达工作位置。为了保证整个检测时间一定，整个过程采集点数为某一固定值，如果超出此时间则认为未找到工作位置点。此时打壳过程仍按照全行程模式运行。
为了保证该检测系统的方便性，控制模块中加入串口数据通信单元和协议解析处理单元。为了保证系统的安全性，模块中加入掉电数据存储单元以及故障报警模块。为了对控制系统运行时进行观测，控制单元中加入了指示灯及模式单元。

Claims (2)

1.一种基于压力信号的打壳缸位置检测系统，其特征在于：包括控制模块、打壳缸节气阀、压力传感器（2）及打壳缸（8），压力传感器（2）采集管道内压力信号，采用压力信号处理方法辨识气缸内压力变化速率，当压力变化速率大于给定值，控制模块判断打壳缸（8）到达工作位置，超时控制模块未判断打壳缸（8）到达工作位置，启动全行程模式。
2.根据权利要求1所述的压力信号处理方法，其特征在于：对所述压力信号低通滤波处理，消除噪声，为了减少采集点数，在气缸充气完成后开始处理压力信号，每给定个采集点计算一个压力变化速率，为了保证整个处理时间一定，处理采集点数固定。
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