振动成型机炭块测高方法及控制系统研究应用

振动成型机炭块测高方法及控制系统研究应用

惠静

黄河鑫业有限公司  青海西宁  811601

【摘要】电解铝振动成型机炭块在生产过程中需测量其高度，传统的测高方法是磁条测高和齿轮齿条测高。磁条测高是通过测量仪对磁条上的刻度磁性感应传输给中央处理器，对距离的要求很高，振台振动时晃动或重锤大架变形时，磁条刻度感应不良，此时系统会自动保护，成型机停止工作，需要重启，浪费能源、物料会冷却、效率下降；其次在振台的高频振动下，磁条会消磁，故障率增大，影响生产。齿轮齿条测高在振台的高频振动下易脱开，而且容易积灰，无法读取刻度。因此，需进行升级改造，以解决现有的问题，同时需重新制定控制系统和控制程序。本次研究的测高方法为，通过重锤带动小车移动，利用激光测距仪测量重锤在振台工作结束后的上升高度，既为炭块高度。

【关键词】炭块；测高；方法；控制系统；研究；应用

一、前言

    振动成型机主要用于铝电解用预焙阳极的糊料成型生产，其作用是将制备好的阳极糊料(160℃)，在规定的模具内挤压成型。振动成型机是利用振台下悬挂的旋转轴上偏心振动转子作为振动源，当设备工作时，使平台产生振动，从而使平台上模具内的物料发生振动，在上部重锤的作用下使物料产生挤压，物料重新排列，组织间隙变小，密度增大，物料中的沥青将各种大小的颗粒胶合在一起，达到定型、坚实的目的。

    传统的测高方法是磁条测高（如图1）和齿轮齿条测高。磁条测高是通过测量仪对磁条上的刻度磁性感应传输给中央处理器，对距离的要求很高，振台振动时晃动或重锤大架变形时，磁条刻度感应不良，此时系统会自动保护，成型机停止工作，需要重启，浪费能源、物料会冷却、效率下降；其次在振台的高频振动下，磁条会消磁，故障率增大，影响生产。齿轮齿条测高在振台的高频振动下易脱开，而且容易积灰，无法读取刻度。

因此，需进行升级改造，以解决现有的问题，同时需重新制定控制系统和控制程序。本次研究的测高方法为，通过重锤带动小车移动，利用激光测距仪测量重锤在振台工作结束后的上升高度，既为炭块高度，结构简单、方便易行、不易损坏、提高生产效率、节约成本。

二、炭块测高方法

测高方法：通过重锤带动小车移动，利用激光测距仪测量重锤在振台工作结束后的上升高度，既为炭块高度。

三、炭块测高装置

1、主要结构（如图2）：包括第一导向轮、牵引钢丝绳、第二导向轮、测量小车、反射板、光束、激光测距仪、第三导向轮、回车钢丝绳、配重、轨道。

2、第一导向轮、第二导向轮和第三导向轮均为定滑轮，固定在钢架上，目的在于改变力的方向定位孔位于轴最上端阶梯上，是通过定位销将棒孔模固定在模板底部。

3、牵引钢丝绳一端固定在重锤大架上，通过第一、第二导向轮跟小车连接在一起，重锤上升或下降时带动小车向右或向左移动轴为多阶阶梯轴，竖直安装在模板上，其作用是传递运动、动力和支撑旋转的其他部件。

4、小车置于轨道上，小车上安装一个垂直的反射板，目的在于使反射光回到激光测距仪并尺寸轴承为不同型号的2套，分别安装在轴的下端两个阶梯上，其作用是用于支撑旋转体、使之转动灵活。

5、回车钢丝绳一端与小车连接，通过第三导向轮与配重连接，目的在于通过配重将小车往回拉压盖安装在轴承上方，用于固定轴承。

6、重锤完全落下后反射板与激光测距仪之间的距离为L0，振台振动结束后反射板与激光测距仪之间的距离为Lx，则炭块高度为L=L0-Lx。

    图1                                                     图2

                                  1第一导向轮 2牵引钢丝绳 3第二导向轮 4测量小车 5反射板

                                   6光束 7激光测距仪 8第三导向轮 9回车钢丝绳 10配重 11轨道

四、炭块测高装置控制系统

1、主要结构：包括激光测距仪、输入模拟量模块、PLC控制器、输出模拟量模块、比例卡、电磁阀、油缸；控制的流程为：激光测距仪输出电流进入输入模拟量模块，然后信号进入PLC控制器进行控制，再将信号输送给输出模拟量模块，再经比例卡放大后输送给电磁阀，电磁阀控制油缸的行程来控制高度，如图3所示。

2、激光测距仪的输出电流为4-20mA，采用漫反射原理，将反射光的距离以电流的形式输出至输入模拟量模块中。

3、PLC控制器包含一段程序（图4），分别控制最低点、最高点和中间点，所控制的最低点为0、最高点为1750mm、中间点为625-655mm。

4、电磁阀为伺服电磁阀，既通过改变流量和方向控制油缸的行程和方向，又可将油缸的行程以电流的形式反馈给激光测距仪，实现实时监测。

图3                                               图4

五、结论

该炭块测高方法及控制系统针对现有技术的不足，利用激光测距仪测量重锤在振台工作结束后的上升高度，既为炭块高度，结构简单、方便易行、不易损坏、提高生产效率、节约成本。

参考文献

［1］成大先．机械设计手册-第五版．北京：化学工业出版社，2007.11

［2］韩雪涛．图解PLC与变频器控制电路识图快速入门．北京：机械工业出版社，2016.02

［3］王平甫  宫振．铝电解炭阳极生产与应用．北京：冶金工业出版社，2010.06

［4］刘业翔  李劼．现代铝电解．北京：冶金工业出版社，2008.08