CN104264188B - 控制型智能打壳系统与方法 - Google Patents
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Abstract
控制型智能打壳系统,包括数据采集系统和计算机控制系统;数据采集系统包括打壳气缸到底信号检测传感器,计算机控制系统包括单片机、电磁阀与故障报警装置,单片机安装有检测软件与控制软件;单片机设有检测管脚与控制管脚,打壳气缸到底信号检测传感器、电磁阀、检测管脚和控制管脚的数量与电解槽打壳气缸数量相匹配,每个打壳气缸通过第一数据线、相应的打壳气缸到底信号检测传感器与相应的检测管脚连接,每个打壳气缸通过第二数据线、相应的电磁阀与单片机相应的控制管脚连接,故障报警装置与单片机连接。它能够自动控制下料口畅通、不堵料,使打壳锤头保持低的表面温度、不易粘连电解质不起包,大幅降低电解槽阳极效应的发生次数,节能降耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种将计算机控制技术应用于电解铝生产过程中对电解槽打壳装置进行自动检测、自动控制的控制型智能打壳系统;本发明还涉及一种电解槽打壳气缸智能打壳方法。
背景技术
电解铝生产过程中,电解槽打壳系统的主要目的是在每次下料时能够有效地打开下料口,使氧化铝粉能够进入到电解质中进行电解生产;只要下料口通畅,打壳锤头根本没必要停留在电解质中。原有打壳装置由电解槽槽控机进行3~4秒固定打壳时间的控制方式进行打壳。由于电解车间所供应气压不稳、打壳气缸缸内润滑差异大、密封等问题,造成打壳锤头打到底的速度、时间差异较大,这样,速度快的打壳锤头在电解质中停留的时间过长,打壳锤头严重粘连电解质,造成下料不通畅、无效下料,从而引发电解槽阳极效应;而速度慢的打壳锤头不能进入电解质中,造成下料口封闭、堵料、无效下料,引发电解槽阳极效应。
因此,运用计算机控制技术,有效控制打壳锤头始终保持较低的表面温度,就能够使打壳锤头不会严重粘连电解质,使下料畅通;控制电解槽打壳气缸的打壳锤头有效打到底,就能保证下料口畅通、不堵料;下料畅通,就能够有效减少电解槽阳极效应的发生次数,节能降耗,减轻电解工人的劳动强度,使电解铝生产更加平稳高效。
发明内容
为了解决现有电解铝厂电解槽打壳装置所出现的上述技术问题,本发明提供一种控制型智能打壳系统,本发明还提供电解槽打壳气缸智能打壳方法。使电解槽打壳装置实现智能化、自动化,提高电解铝生产过程的自动化水平,减轻电解工的劳动强度,大幅降低电解槽阳极效应的发生次数,稳定电解生产,节能降耗。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种控制型智能打壳系统,包括A个打壳气缸;其特征在于:还包括数据采集系统和计算机控制系统;数据采集系统包括打壳气缸到底信号检测传感器,计算机控制系统包括单片机、电磁阀与故障报警装置,单片机安装有检测软件与控制软件;单片机设有检测管脚与控制管脚,打壳气缸到底信号检测传感器、电磁阀、检测管脚和控制管脚的数量与电解槽打壳气缸数量相匹配,每个打壳气缸通过第一数据线、相应的打壳气缸到底信号检测传感器与相应的检测管脚连接,向单片机的检测软件传输该打壳气缸是否打壳到底的检测信号,每个打壳气缸通过相应的电磁阀、第二数据线与单片机相应的控制管脚连接,通过控制软件驱动该打壳气缸对应的电磁阀,电磁阀控制该打壳气缸进行打壳;故障报警装置与单片机连接。
一种电解槽打壳气缸智能打壳方法,其特征在于A个打壳气缸的到底信号通过第一数据线、打壳气缸到底信号检测传感器输入相应的单片机对应的检测管脚;在不打壳或打壳锤头未到底时,打壳气缸到底信号为高电平;当打壳锤头到底时,打壳气缸到底信号为低电平;打壳气缸到底信号由单片机中的检测软件读取、判断;依据各个打壳气缸到底信号的电平状态,单片机通过控制软件通过第二数据线分别驱动A个打壳气缸所对应的A个电磁阀,控制每个打壳气缸进行智能打壳;具体包括下述步骤:
a.本发明计算机控制系统通电后,A个打壳气缸所进行的第一轮打壳,都执行深打自测打壳模式,随后进行的第二轮、第三轮、…、第N轮打壳,都执行浅打推料打壳模式;
b.在每个打壳气缸进行深打自测的打壳过程中,单片机在检测软件的限定时间内始终读取该打壳气缸到底信号所对应检测管脚的电平状态,并依据该电平状态判断下料口是否畅通;如果打壳气缸到底信号所对应的检测管脚始终为高电平,表明打壳气缸未到底,则判断下料口不通,打壳不成功;如果对应管脚由高电平变为低电平,表明打壳气缸到底,则判断下料口畅通,打壳成功;
c.在每个打壳气缸进行深打自测的打壳过程中,当单片机在检测软件的限定时间内所读取的对应检测管脚由高电平变为低电平时,则表明下料口畅通,打壳成功,打壳工作结束;
d.当单片机在检测软件的限定时间内所读取的对应检测管脚始终为高电平,则表明下料口不通,打壳不成功,则单片机通过控制软件控制该打壳气缸自动补充进行总计M次的深打自测,M一般取值1次~9次,无论进行到第几次补打,只要该打壳气缸到底信号所对应检测管脚由高电平变为低电平时,表明补打成功,下料口疏通,则补打立即自动终止,打壳工作结束;
e.如果M次自动补打完成后,对应检测管脚始终为高电平,则单片机自动结束补打,打壳工作结束,同时,单片机通过控制软件对该打壳气缸进行故障报警,并将故障报警信号发送到故障报警装置,故障报警装置发出鸣笛声音,召唤值班人员及时对该打壳气缸进行人工故障排除;
f.一深N浅的打壳方法为一个循环,一个循环完成后,单片机将所存储的数据自动清零,重新开始下一个循环。
应用本发明提供的控制型智能打壳系统,所实现的本发明的“一深N浅”的电解槽打壳气缸打壳新方法,“一深”打壳模式,不但能够判断下料口是否畅通,通过自动补打的方式,还能够自动疏通堵料的下料口,使下料口始终畅通,在发生意外时,还能够自动进行打壳故障报警;“N浅”打壳模式,能够自动控制打壳锤头始终保持较低的表面温度,使打壳锤头不易粘连电解质、不起包,避免了无效下料。
本发明的有益效果主要是:采用控制型智能打壳系统对原打壳系统进行智能化技术改造,实现打壳过程智能化精确控制,通过使用“一深N浅”的打壳新方法,本发明不但能够自动控制下料口畅通、不堵料,同时能够自动控制打壳气缸所带动的打壳锤头始终保持较低的表面温度,使打壳锤头不易粘连电解质、不起包,避免了无效下料,从而大幅降低了电解槽阳极效应的发生次数,节能降耗,减轻了电解工人的劳动强度,提高了电解铝生产的自动化水平,稳定电解生产,使电解铝生产更加平稳高效,从而获得更加理想的生产经济指标。
本发明已在兰州铝厂的数十台电解槽上应用一年有余,没有发生过由于下料口堵料和打壳锤头严重粘连而引发的电解槽阳极效应,而在以前的生产中,该铝厂电解槽阳极效应的发生次数平均每槽6天一次。
附图说明
图1是本发明的工作原理图,
图2是本发明打壳锤头原位静止位置示意图,
图3是本发明深打自测打壳模式示意图,
图4是本发明浅打推料打壳模式示意图,
图5是本发明提供的控制型智能打壳系统的结构示意图。
图中:1—电解槽上部钢板,2—电解槽打壳气缸,3—打壳锤头, 4—下料口,5—阳极,6—保温壳体,7—电解槽槽壳,8—电解质熔液, 9—铝水熔液,10—电解质液面,11—打壳气缸到底信号检测传感器,12—第一数据线,13—打壳气缸进气软管,14—电磁阀,15—主气管,16—第二数据线,17—单片机, 171—检测管脚,172—控制管脚,18—故障报警装置,Hq—打壳锤头距离电解质液面的高度,Hs—打壳锤头进入电解质的深度。
具体实施方式
装置实施例 如图5所示:一种控制型智能打壳系统,包括五个电解槽打壳气缸2(为了图面清晰,图中画出的是一个打壳气缸2);还包括数据采集系统和计算机控制系统;数据采集系统包括打壳气缸到底信号检测传感器11,计算机控制系统包括单片机17、电磁阀14与故障报警装置18,单片机17安装有检测软件与控制软件;单片机17设有检测管脚171与控制管脚172,打壳气缸到底信号检测传感器11、电磁阀14和检测管脚171、控制管脚172的数量与电解槽打壳气缸2数量相匹配,即每个电解槽打壳气缸2分别对应有相应的打壳气缸到底信号检测传感器11、电磁阀14、检测管脚171和控制管脚172,本实施例设有五个相同的打壳气缸2、五个相应的检测传感器11、五个相应的电磁阀14、五个相应的检测管脚171、五条相应的第一数据线12、五条相应的第二数据线16与五个相应的控制管脚172,每个打壳气缸通过相应的打壳气缸到底信号检测传感器11、第一数据线12与相应的检测管脚171连接,向单片机的检测软件传输该打壳气缸是否打壳到底的检测信号,每个打壳气缸2通过相应的电磁阀14、第二数据线16、相应的控制管脚172与单片机17连接,通过控制软件驱动该打壳气缸2对应的电磁阀吸合,电磁阀14吸合后,主气管15与打壳气缸进气软管13接通,控制该打壳气缸进气打壳;故障报警装置18与单片机17连接,如果该打壳气缸不能在设定的打壳次数内完成有效打壳任务,则单片机通过控制软件对该打壳气缸进行声光故障报警。
方法实施例 参见图1与图5:一种电解槽打壳气缸智能打壳方法,其特征在于五个打壳气缸的到底信号通过对应的第一数据线、打壳气缸到底信号检测传感器输入相应的单片机对应的检测管脚,即1#打壳气缸的到底信号通过对应的第一数据线、该打壳气缸到底信号检测传感器输入单片机的对应检测管脚,2#打壳气缸的到底信号通过对应的第一数据线、该打壳气缸到底信号检测传感器输入单片机的对应检测管脚,3#打壳气缸的到底信号通过对应的第一数据线、该打壳气缸到底信号检测传感器输入单片机的对应检测管脚,4#打壳气缸的到底信号通过对应的第一数据线、该打壳气缸到底信号检测传感器输入单片机的对应检测管脚,5#打壳气缸的到底信号通过对应的第一数据线、该打壳气缸到底信号检测传感器输入单片机的对应检测管脚;在不打壳或打壳锤头未到底时,打壳气缸到底信号为高电平;当打壳锤头到底时,打壳气缸到底信号为低电平;打壳气缸到底信号由单片机中的检测软件读取、判断;依据各个打壳气缸到底信号的电平状态,单片机通过控制软件通过相应的控制管脚和相应的第二数据线分别驱动五个打壳气缸所对应的五个电磁阀,控制每个打壳气缸进行智能打壳;包括下述步骤:
a.计算机控制系统通电后,五个打壳气缸所进行的第一轮打壳,都执行深打自测打壳模式,随后进行的第二轮、第三轮、…、第N轮打壳,都执行浅打推料打壳模式;N浅的取值一般为1—9;
b. 在每个打壳气缸进行深打自测的打壳过程中,单片机在检测软件的限定时间内始终读取该打壳气缸到底信号所对应检测管脚的电平状态,并依据该电平状态判断下料口是否畅通;如果打壳气缸到底信号所对应的检测管脚始终为高电平,表明打壳气缸未到底,则判断下料口不通,打壳不成功;如果对应管脚由高电平变为低电平,表明打壳气缸到底,则判断下料口畅通,打壳成功;
c.在每个打壳气缸进行深打自测的打壳过程中,当单片机在检测软件的限定时间内所读取的对应检测管脚由高电平变为低电平时,则表明下料口畅通,打壳成功,打壳工作结束;
d.当单片机在检测软件的限定时间内所读取的对应检测管脚始终为高电平,则表明下料口不通,打壳不成功,则单片机通过控制软件控制该打壳气缸自动补充进行总计M次的深打自测,M一般取值1次~9次,无论进行到第几次补打,只要该打壳气缸到底信号所对应检测管脚由高电平变为低电平时,表明补打成功,下料口疏通,则补打立即自动终止,打壳工作结束;
e.如果M次自动补打完成后,对应检测管脚始终为高电平,则单片机自动结束补打,打壳工作结束,同时,单片机通过控制软件对该打壳气缸进行故障报警,并将故障报警信号发送到故障报警装置,故障报警装置发出鸣笛声音,召唤值班人员及时对该打壳气缸进行人工故障排除;
f.一深N浅的打壳方法为一个循环,一个循环完成后,单片机将所存储的数据自动清零,重新开始下一个循环。
深打自测打壳模式,既检测下料口是否畅通,又是自动计算浅打打壳时间的基准;系统在进行深打自测打壳模式时,单片机在检测打壳锤头到底的同时,自动计算到底的时间,如果打壳成功,单片机将到底时间自动存储,并依据控制软件中的计算公式,自动计算出本次循环执行浅打推料打壳模式的浅打打壳时间。系统在进行浅打推料打壳模式时,只进行浅打打壳时间计时工作,浅打打壳时间到,则立即提锤,打壳工作结束;单片机依据浅打打壳时间控制打壳锤头不打到底,此时打壳锤头主要起推料作用,打壳锤头不进入电解质中,则打壳锤头的表面温度得以降低,系统连续执行N次浅打推料打壳模式后,就使打壳锤头能够始终保持较低的表面温度,使打壳锤头不易粘连电解质、不起包,从而避免了无效下料。
在图2中:电解槽槽壳7从底部向上是铝水熔液9、电解质熔液8与保温壳体6,阳极5位于电解质熔液8中,电解槽下料口4是在保温壳体6中所打开的一个孔,下料口4与电解质液面10相通,打壳气缸2固定安装在电解槽上部钢板1上,打壳锤头3与打壳气缸2的活塞杆联结,打壳锤头3在打壳时作伸缩式的直线运动;打壳锤头3位于下料口4的上方,不打壳时,打壳锤头3静止在原位,其头部距离电解质液面10的高度为Hq。
参见图3:本发明系统进行深打自测打壳模式时,打壳气缸2所带打壳锤头3要打到底,到底的打壳锤头3进入电解质熔液8中,进入的深度为Hs,就保证了下料口4畅通无阻;原位静止的打壳锤头3与到底的打壳锤头3之间的距离就是打壳锤头3的打壳总行程,Hq+Hs=打壳总行程,深打自测打壳模式,既检测下料口是否畅通,又是自动计算浅打打壳时间的基准;系统在进行深打自测打壳模式时,单片机在检测打壳锤头到底的同时,自动计算到底的时间T,如果打壳成功,单片机将到底时间T自动存储,如果打壳不成功,则没有到底时间T。
参见图4:本发明系统进行浅打推料打壳模式时,单片机依据浅打打壳时间控制打壳气缸2所带打壳锤头3打到电解质液面10即可,打壳锤头3不打到底,打壳锤头3基本不进入电解质中,此时打壳锤头3主要起推料作用,则打壳锤头3的表面温度得以降低,系统在一个循环中连续执行N次浅打推料打壳模式后,就使打壳锤头3能够始终保持较低的表面温度,使打壳锤头3不易粘连电解质8、不起包,避免了无效下料。系统在进行浅打推料打壳模式时,只进行浅打打壳时间Tq计时工作,浅打打壳时间Tq到,则立即提锤结束打壳;系统在深打自测打壳模式完成后,依据所存储的到底时间T,自动计算出浅打打壳时间Tq=【Hq/(Hq+Hs)】×T。
现有电解槽的打壳气缸通常为4~5个,实施例以5个打壳气缸对本发明进行描述。
Claims (2)
1.一种电解槽打壳气缸智能打壳方法,其特征在于:A个打壳气缸的到底信号通过第一数据线、打壳气缸到底信号检测传感器输入相应的单片机对应的检测管脚;在不打壳或打壳锤头未到底时,打壳气缸到底信号为高电平;当打壳锤头到底时,打壳气缸到底信号为低电平;打壳气缸到底信号由单片机中的检测软件读取、判断;依据各个打壳气缸到底信号的电平状态,单片机通过控制软件通过第二数据线分别驱动A个打壳气缸所对应的A个电磁阀,控制每个打壳气缸进行智能打壳;具体包括下述步骤:
a.计算机控制系统通电后,A个打壳气缸所进行的第一轮打壳,都执行深打自测打壳模式,随后进行的第二轮、第三轮、…、第N轮打壳,都执行浅打推料打壳模式;
b.在每个打壳气缸进行深打自测的打壳过程中,单片机在检测软件的限定时间内始终读取该打壳气缸到底信号所对应检测管脚的电平状态,并依据该电平状态判断下料口是否畅通;如果打壳气缸到底信号所对应的检测管脚始终为高电平,表明打壳气缸未到底,则判断下料口不通,打壳不成功;如果对应管脚由高电平变为低电平,表明打壳气缸到底,则判断下料口畅通,打壳成功;
c.在每个打壳气缸进行深打自测的打壳过程中,当单片机在检测软件的限定时间内所读取的对应检测管脚由高电平变为低电平时,则表明下料口畅通,打壳成功,打壳工作结束;
d.当单片机在检测软件的限定时间内所读取的对应检测管脚始终为高电平,则表明下料口不通,打壳不成功,则单片机通过控制软件控制该打壳气缸自动补充进行总计M次的深打自测,M取值1次~9次,无论进行到第几次补打,只要该打壳气缸到底信号所对应检测管脚由高电平变为低电平时,表明补打成功,下料口疏通,则补打立即自动终止,打壳工作结束;
e.如果M次自动补打完成后,对应检测管脚始终为高电平,则单片机自动结束补打,打壳工作结束,同时,单片机通过控制软件对该打壳气缸进行故障报警,并将故障报警信号发送到故障报警装置,故障报警装置发出鸣笛声音,召唤值班人员及时对该打壳气缸进行人工故障排除;
f.一深N浅的打壳方法为一个循环,一个循环完成后,单片机将所存储的数据自动清零,重新开始下一个循环。
2.如权利要求1所述的一种电解槽打壳气缸智能打壳方法,其特征在于:进行步骤a所述的深打自测打壳模式时:打壳锤头要打到底,进入电解质熔液中,进入的深度为Hs,打壳锤头的打壳总行程=Hq+Hs,Hq为不打壳时,打壳锤头头部距离电解质液面高度;深打自测打壳模式,既检测下料口是否畅通,又是自动计算浅打打壳时间的基准;系统在进行深打自测打壳模式时,单片机在检测打壳锤头到底的同时,自动计算到底的时间T,如果打壳成功,单片机将到底时间T自动存储,如果打壳不成功,则没有到底时间T;
进行步骤a所述的浅打推料打壳模式时:单片机依据浅打打壳时间控制打壳锤头打到电解质液面、不进入电解质中,打壳锤头不打到底、起推料作用;系统在进行浅打推料打壳模式时,只进行浅打打壳时间Tq计时工作,浅打打壳时间Tq到,则立即提锤结束打壳;系统在深打自测打壳模式完成后,依据所存储的到底时间T,自动计算出浅打打壳时间Tq=【Hq/(Hq+Hs)】×T。
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