浅析PLC在铝电解阳极组装生产线中的应用

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　　摘  要：该文分别从硬件方面和软件方面分析了PLC系统在铝电解阳极方面的应用。该文首先对铝电解阳极组装生产线系统的软件设计和硬件构成进行了介绍，并详细分析了PLC系统的主要技术和相关特点，最后根据具体情况提出了一些系统的改进措施。通过该文的研究分析，能够对PLC在铝电解阳极组装生产线上的应用提供必要的指导和支持，为金属铝的生产和冶炼提供了科学的实施方案，并给相关工作人员一定的借鉴和参考。
　　关键词：PLC;铝电解;阳极
　　中图分类号：TP241        文献标志码：A
　　0 引言
　　该文通过对当前电解铝生产工艺的分析，首先对生产企业中生产设备的硬件构造进行了研究，接着对各工艺中的软件组成进行了详细的介绍，最后就铝电解阳极组装生产线的设计技术进行了分析，并对其中的特点和不足给出了合理性的意见。
　　1 铝电解阳极组装生产线硬件构成
　　铝电解阳极组装生产线硬件主要是由系统硬件和控制硬件组成的，其中系统硬件主要包括操作台、模拟屏幕、电机控制中心、信息屏幕、PLC柜、触摸式操作屏幕以及上位机等;控制硬件主要包括液压系统、电器传动系统、气功传动系统、PLC控制系统以及分散控制系统等。
　　1.1 PLC主要型号和硬件系统
　　PLC-5/30和SLC-5/04是PLC的主要采用型号，另外还配有电源模块、离散传入输出模块，其中PLC-5/30中任何一个接口都能够以远程配置的方式通过电缆将适应器进行连接，SLC-5/04的接口模块则由经过扩展的接口电缆相互连接而成，通过以上连接方式能够有效地将不同的PLC数据模块联系起来，实现了数据模块间的传入传出功能，这种连接方式的优势是简化了操作过程，使连接方式具有更高的可靠性。
　　1.2 模拟技术方案
　　根据具体的生产线设计要求，使用了西门子S7-300PLC，这种PLC的特点有4点。1）具有较短的循环周期、处理速度较高，且指令集功能相对较强，能够有效处理一些具有复杂功能要求的指令。2）该种PLC设计紧凑，采用模块化结构，方便密集安装且占用空间小，对于空间不充足的场合有极大的优势。3）具备不同档次的CPU，同时功能强大齐全，有不同的模块可供选择。4）不用过多地进行设备维护，且电池不需要进行备份处理，具备在恶劣环境下使用的能力。
　　1.3 设备现状分析
　　当前，我国电解铝企业中使用的铝电解多功能机组主要由小车、出料小车和附小车组成，另外还包括空压机、液压站、吊钩、遥控系统、下料机构、打壳机构和阳极机构，这些机构和遥控系统等构成了多功能机组的遥控控制系统，其主要任务是在电解铝作业中完成打壳、下料、更换阳极、吊运重物和出铝等任务。在以往的机组组成中，机组主要使用继电器-接触器控制方式，但是由于电解铝工作环境所致，铝电解多功能机组长期在高温、高电流、高磁场以及多粉尘等恶劣环境下工作，继续使用继电器-接触器控制方式已经无法满足生产中的灵活性、可靠性原则，因此铝电解企业逐步使用结构简单、功能强大且操作方便、应用灵活的PLC系统加以替代，为电解铝行业的发展提供了最优方案。
　　2 铝电解阳极组装生产线的软件设计
　　铝电解阳极组装生产线的软件设计一般主要指的是PLC的编程设计，其编程设计通常采用梯形图的方式，具有简单明了且相对直观的特点，另外为了保证软件程序的运行质量，提高不同程序之间的配合作用，在实际设计中多采用子程序和子程序相结合的方式，在一定程度上缩短了PLC系统的扫描周期，目前我国主要的电解铝企业都是采用2PLC-7PLC系统控制设备与1PLC相结合的方式，其中系统之间借助DH+网络进行信号传递和互换，同时在系统进行交换的过程中保持悬链在自动方式下正常运行，在此条件下，各个设备都处于初始状态。众所周知，智能机械控制设备的正常运行离不开系统软件的作用，软件系统作为铝电解阳极组装生产线中最重要的组成部分，能够将带有工件的小车送入到指定工位并完成相应工作，在小车完成1个周期的工作后，将自动进入下一个工位，完成下1个周期的工作任务。在这一过程中，必须保证流程的顺畅性和高质性，如果中间出现任何机械故障都会对整个作业过程造成严重的影响，因此如果这个过程中出现问题，必须停止设备继续运行，这时可以按下控制台上的“停止”按钮。而如果系统中一个或者多个设备需要进行修理维护，操作人员可以将选择开关拉置到“通过”处，这个时候出现问题的工作位便会与整个生产工序相脱离，脱离生产线后，技术人员可以对其进行就地检修维护。
　　3 系统技术与特点
　　3.1 PLC故障诊断与排除措施
　　PLC能够做到在正常运行的同时对软件进行在线编程，也就是说，使用PLC系统能够做到运行监控和程序修改同时进行，由于PLC自身具有比较完善的保护措施和诊断显示功能，因此一般情况下PLC系统很少会出现严重的故障，即便PLC系统在外部输入端或者内部输出端出现故障，操作人员一方面能够从指示灯的变化中进行辨别，另一方面在PLC数码显示屏和数据终端也会有所显示。例如，如果系统中的某个工位处于空位状态，但是该空位后的某一位置有小车站位且停止器处于关闭状态，小车无法正常进入操作工位，这时操作人员可以在线判断其是否能够将停止器打开，如果满足打开条件即可进行在线操作。如果设备的稳定性不足，有时能够进行正常工作，有时又无法正常工作，此时应该在线强制该动作的输出多个输出点，检查系统的可靠性。如果进行强制输出时可靠性不稳定，则应该对机器中某个程序输入点信号稳定性进行检测。
　　3.2 运用DH+网络进行信号交换
　　在电解铝车间中，主要使用DH+网络进行信号交换，使用DH+网络进行PLC信号交换，一方面能够节约电缆连接过程，另一方面能够有效节省施工量增强信息读取的可靠性。
　　3.3 屏幕采用信息屏或触摸屏
　　操作现场使用信息屏幕或者触摸屏幕能够在设备出现故障时，在屏幕上显示出机器故障类型，同时显示各种报警信息，有效提升了设备故障检测效率。另外，这2种屏幕都不需要使用硬线进行连接，可靠性和稳定性都较高。
　　4 系统上的改进
　　4.1 改進模拟信号源
　　模拟信号源通过检测后会被传输送到信号屏上，再通过PLC模拟量输入模块对规划位置进行指示，但是在实际操作中，时常出现信号灯与实际情况不符的现象，信号强度忽高忽低，出现这种情况的原因极有可能是由于高位信号和低位信号同时存在，因此，在实际操作中可以对模拟信号源加以改进，将其改为屏蔽线，那么PLC将会以单股配线的方式被引进，信号忽高忽低的飘移现象就会消失。
　　4.2 改进开关类型
　　由于铝电解生产环境十分恶劣，传统阳极系统中的许多触摸式开关因为进入过多的粉尘而无法正常复位，导致系统在运行过程中出现失控现象，对于这种情况，可以将触摸式开关改成接近开关，在提高动作可靠性的同时，有效地延长了开关的使用寿命。
　　5 结语
　　综上所述，在PLC控制系统中，自动化控制程度相对来说是较高的，为电解铝工艺的高效安全生产提供了必要的条件。该文对PLC控制系统进行了分析并进行了适当改造，大幅度地降低了生产过程中设备发生故障的概率，在保护生产操作人员安全的同时提升了电解铝工艺的生产效率。
　　参考文献
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　　[2]赵聪峰，王旭东，刘现峰.铝电解阳极组装生产线设备优化设计选型[J].科技信息，2011（23）：525，792.
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