霍尔开关在铝电解天车自动兑料对位中的解决方案

作者：时间：2008-04-07来源：网络收藏

　　引言

　　铝电解多功能天车一般都工作在具有大电流、强磁场、高温、多纷尘和具有腐蚀性气体、HF浓密的恶劣环境,同时,由于天车重量大,运行时具有很大惯性,所以,采用的电气元件必须具有很强的抗干扰性。为了防止发生撞坏故障,应尽可能使用感应式开关。由于霍尔开关具有无触点、低功耗、长使用寿命、响应频率高、能在各类恶劣环境下可靠工作等特点,可在电解生产设备上得到很好应用,因此,本文以对位下料为例,对80020C霍尔开关的工作原理及控制过程进行了详细阐述。

　　1 霍尔开关的工作原理

　　当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,其表达式为：

　　U=KIB／d 　　(1)

　　式中,K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比。

　　霍尔开关属于有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,可方便的把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时,又可满足工业场合实际应用中易操作和可靠性的要求。

　　霍尔开关具有无触点、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,其内部用环氧树脂封灌成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠应用于接近开关、压力开关、里程表等方面,是一种新型的电器配件。其内部原理图如图1所示。

　　2 对料分析

　　铝电解多功能天车一般都自带料仓,在电解作业更换阳极或电解槽边部加工完毕后添加保温料。但料仓可通过新鲜氧化铝来自净化供料系统,所以在电解车间每个通道厂房顶部都设计有对料口,当天车料仓孔需要对料时,必须将天车开到就近的对料口先对好位,再启动净化该供料系统的风机,最后将氧化铝输送到天车料仓。某公司的这个工艺过程原来采用人工控制,存在料仓满关闭不及时、对位不准、氧化铝散落满地而造成了浪费等缺陷,本方案采用霍尔开关实现自动对料的工艺过程,充分体现出其先进性、优越性和合理性。

　　多功能天车主小车顶部的罐体为料仓。原来的对料系统采用人工来控制,这样,当多功能天车需要对料时,就将天车开到就近的对料口处。先将大车对好位,再将承载料仓的主小车开到对料口正下方,手动将对料防尘罩放下对准料仓下料口,然后手动启动净化系统供料风机,以将氧化铝通过风动溜槽输送到天车料仓,等料仓满指示灯亮后,关闭供料风机以完成整个对料过程。由于这个对料过程具有人为因素,因此存在料兑满后冒料、额外增加工人的劳动强度及自动化程度低等诸多缺陷,所以很有必要设计一套自动兑料控制系统。

　　3 自动对料控制线路设计

　　本设计选用的双输80020C型霍尔开关的电压为直流5～24 V,检测距离为8～12 mm。图2所示是该天车自动对料系统的PIC控制原理图。本设计采用霍尔开关作为天车对料系统与净化供料系统的联系纽带。图3所示是该天车对位部分的控制系统梯形图,当大车两端限位XK1、XK2和小车限位XK3对好位后,电磁铁DT得电,对应的净化供料部分的霍尔开关HK常开点闭合,从而使中间继电器JD吸合。XD1、XD2、XD3指示灯分别对应天车对好位、高料位、低料位指示灯。

　　当天车对好位并通过电磁铁和霍尔开关给净化供料控制系统信号后,系统会给天车对料净化供料部分的PLC一个输出信号。该系统中的PLC控制和净化供料部分梯形图分别如图4和5所示,系统运行时,首先防尘罩电磁阀DQ得电降下,待延时30 s后,中间继电器JD吸合,风机电动机接触器KM得电并使供料风机启动以开始供料。而当天车料仓高料位到达时,电磁铁断电失磁,霍尔开关断开,中间继电器JD失电,风机停机,供料停止。与此同时。PLC延时给防尘罩通电30s,待溜槽中的余料全部流进天车料仓时,防尘罩升起。然后将天车移走,对料过程结束。