霍爾開關(guān)在鋁電解天車自動(dòng)兌料對(duì)位中的解決方案

　　引言

　　鋁電解多功能天車一般都工作在具有大電流、強(qiáng)磁場(chǎng)、高溫、多紛塵和具有腐蝕性氣體、HF濃密的惡劣環(huán)境,同時(shí),由于天車重量大,運(yùn)行時(shí)具有很大慣性,所以,采用的電氣元件必須具有很強(qiáng)的抗干擾性。為了防止發(fā)生撞壞故障,應(yīng)盡可能使用感應(yīng)式開關(guān)。由于霍爾開關(guān)具有無(wú)觸點(diǎn)、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高、能在各類惡劣環(huán)境下可靠工作等特點(diǎn),可在電解生產(chǎn)設(shè)備上得到很好應(yīng)用,因此,本文以對(duì)位下料為例,對(duì)80020C霍爾開關(guān)的工作原理及控制過程進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

　　1 霍爾開關(guān)的工作原理

　　當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場(chǎng)中時(shí),薄片的兩端就會(huì)產(chǎn)生電位差,這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢(shì)U,其表達(dá)式為：

　　U=KIB／d 　　(1)

　　式中,K為霍爾系數(shù),I為薄片中通過的電流,B為外加磁場(chǎng)(洛倫慈力Lorrentz)的磁感應(yīng)強(qiáng)度,d是薄片的厚度。由此可見,霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比。

　　霍爾開關(guān)屬于有源磁電轉(zhuǎn)換器件,它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上,利用集成封裝和組裝工藝制作而成,可方便的把磁輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)際應(yīng)用中的電信號(hào),同時(shí),又可滿足工業(yè)場(chǎng)合實(shí)際應(yīng)用中易操作和可靠性的要求。

　　霍爾開關(guān)具有無(wú)觸點(diǎn)、低功耗、長(zhǎng)使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點(diǎn),其內(nèi)部用環(huán)氧樹脂封灌成一體化,所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠應(yīng)用于接近開關(guān)、壓力開關(guān)、里程表等方面,是一種新型的電器配件。其內(nèi)部原理圖如圖1所示。

　　2 對(duì)料分析

　　鋁電解多功能天車一般都自帶料倉(cāng),在電解作業(yè)更換陽(yáng)極或電解槽邊部加工完畢后添加保溫料。但料倉(cāng)可通過新鮮氧化鋁來(lái)自凈化供料系統(tǒng),所以在電解車間每個(gè)通道廠房頂部都設(shè)計(jì)有對(duì)料口,當(dāng)天車料倉(cāng)孔需要對(duì)料時(shí),必須將天車開到就近的對(duì)料口先對(duì)好位,再啟動(dòng)凈化該供料系統(tǒng)的風(fēng)機(jī),最后將氧化鋁輸送到天車料倉(cāng)。某公司的這個(gè)工藝過程原來(lái)采用人工控制,存在料倉(cāng)滿關(guān)閉不及時(shí)、對(duì)位不準(zhǔn)、氧化鋁散落滿地而造成了浪費(fèi)等缺陷,本方案采用霍爾開關(guān)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)對(duì)料的工藝過程,充分體現(xiàn)出其先進(jìn)性、優(yōu)越性和合理性。

　　多功能天車主小車頂部的罐體為料倉(cāng)。原來(lái)的對(duì)料系統(tǒng)采用人工來(lái)控制,這樣,當(dāng)多功能天車需要對(duì)料時(shí),就將天車開到就近的對(duì)料口處。先將大車對(duì)好位,再將承載料倉(cāng)的主小車開到對(duì)料口正下方,手動(dòng)將對(duì)料防塵罩放下對(duì)準(zhǔn)料倉(cāng)下料口,然后手動(dòng)啟動(dòng)凈化系統(tǒng)供料風(fēng)機(jī),以將氧化鋁通過風(fēng)動(dòng)溜槽輸送到天車料倉(cāng),等料倉(cāng)滿指示燈亮后,關(guān)閉供料風(fēng)機(jī)以完成整個(gè)對(duì)料過程。由于這個(gè)對(duì)料過程具有人為因素,因此存在料兌滿后冒料、額外增加工人的勞動(dòng)強(qiáng)度及自動(dòng)化程度低等諸多缺陷,所以很有必要設(shè)計(jì)一套自動(dòng)兌料控制系統(tǒng)。

　　3 自動(dòng)對(duì)料控制線路設(shè)計(jì)

　　本設(shè)計(jì)選用的雙輸80020C型霍爾開關(guān)的電壓為直流5～24 V,檢測(cè)距離為8～12 mm。圖2所示是該天車自動(dòng)對(duì)料系統(tǒng)的PIC控制原理圖。本設(shè)計(jì)采用霍爾開關(guān)作為天車對(duì)料系統(tǒng)與凈化供料系統(tǒng)的聯(lián)系紐帶。圖3所示是該天車對(duì)位部分的控制系統(tǒng)梯形圖,當(dāng)大車兩端限位XK1、XK2和小車限位XK3對(duì)好位后,電磁鐵DT得電,對(duì)應(yīng)的凈化供料部分的霍爾開關(guān)HK常開點(diǎn)閉合,從而使中間繼電器JD吸合。XD1、XD2、XD3指示燈分別對(duì)應(yīng)天車對(duì)好位、高料位、低料位指示燈。

　　當(dāng)天車對(duì)好位并通過電磁鐵和霍爾開關(guān)給凈化供料控制系統(tǒng)信號(hào)后,系統(tǒng)會(huì)給天車對(duì)料凈化供料部分的PLC一個(gè)輸出信號(hào)。該系統(tǒng)中的PLC控制和凈化供料部分梯形圖分別如圖4和5所示,系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),首先防塵罩電磁閥DQ得電降下,待延時(shí)30 s后,中間繼電器JD吸合,風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)接觸器KM得電并使供料風(fēng)機(jī)啟動(dòng)以開始供料。而當(dāng)天車料倉(cāng)高料位到達(dá)時(shí),電磁鐵斷電失磁,霍爾開關(guān)斷開,中間繼電器JD失電,風(fēng)機(jī)停機(jī),供料停止。與此同時(shí)。PLC延時(shí)給防塵罩通電30s,待溜槽中的余料全部流進(jìn)天車料倉(cāng)時(shí),防塵罩升起。然后將天車移走,對(duì)料過程結(jié)束。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本天車自動(dòng)對(duì)料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完全是結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際工藝過程的,不僅解決了原來(lái)由于人為原因或設(shè)備本身存在的缺陷對(duì)生產(chǎn)造成的不利因素,避免了對(duì)料時(shí)出現(xiàn)冒料而造成的浪費(fèi)。同時(shí)其安全可靠性。