霍爾開關在鋁電解天車自動兌料對位中的解決方案

　　引言

　　鋁電解多功能天車一般都工作在具有大電流、強磁場、高溫、多紛塵和具有腐蝕性氣體、HF濃密的惡劣環境,同時,由于天車重量大,運行時具有很大慣性,所以,采用的電氣元件必須具有很強的抗干擾性。為了防止發生撞壞故障,應盡可能使用感應式開關。由于霍爾開關具有無觸點、低功耗、長使用壽命、響應頻率高、能在各類惡劣環境下可靠工作等特點,可在電解生產設備上得到很好應用,因此,本文以對位下料為例,對80020C霍爾開關的工作原理及控制過程進行了詳細闡述。

　　1 霍爾開關的工作原理

　　當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時,薄片的兩端就會產生電位差,這種現象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達式為：

　　U=KIB／d 　　(1)

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

　　霍爾開關屬于有源磁電轉換器件,它是在霍爾效應原理的基礎上,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轉換成實際應用中的電信號,同時,又可滿足工業場合實際應用中易操作和可靠性的要求。

　　霍爾開關具有無觸點、低功耗、長使用壽命、響應頻率高等特點,其內部用環氧樹脂封灌成一體化,所以能在各類惡劣環境下可靠應用于接近開關、壓力開關、里程表等方面,是一種新型的電器配件。其內部原理圖如圖1所示。

　　2 對料分析

　　鋁電解多功能天車一般都自帶料倉,在電解作業更換陽極或電解槽邊部加工完畢后添加保溫料。但料倉可通過新鮮氧化鋁來自凈化供料系統,所以在電解車間每個通道廠房頂部都設計有對料口,當天車料倉孔需要對料時,必須將天車開到就近的對料口先對好位,再啟動凈化該供料系統的風機,最后將氧化鋁輸送到天車料倉。某公司的這個工藝過程原來采用人工控制,存在料倉滿關閉不及時、對位不準、氧化鋁散落滿地而造成了浪費等缺陷,本方案采用霍爾開關實現自動對料的工藝過程,充分體現出其先進性、優越性和合理性。

　　多功能天車主小車頂部的罐體為料倉。原來的對料系統采用人工來控制,這樣,當多功能天車需要對料時,就將天車開到就近的對料口處。先將大車對好位,再將承載料倉的主小車開到對料口正下方,手動將對料防塵罩放下對準料倉下料口,然后手動啟動凈化系統供料風機,以將氧化鋁通過風動溜槽輸送到天車料倉,等料倉滿指示燈亮后,關閉供料風機以完成整個對料過程。由于這個對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強度及自動化程度低等諸多缺陷,所以很有必要設計一套自動兌料控制系統。

　　3 自動對料控制線路設計

　　本設計選用的雙輸80020C型霍爾開關的電壓為直流5～24 V,檢測距離為8～12 mm。圖2所示是該天車自動對料系統的PIC控制原理圖。本設計采用霍爾開關作為天車對料系統與凈化供料系統的聯系紐帶。圖3所示是該天車對位部分的控制系統梯形圖,當大車兩端限位XK1、XK2和小車限位XK3對好位后,電磁鐵DT得電,對應的凈化供料部分的霍爾開關HK常開點閉合,從而使中間繼電器JD吸合。XD1、XD2、XD3指示燈分別對應天車對好位、高料位、低料位指示燈。

　　當天車對好位并通過電磁鐵和霍爾開關給凈化供料控制系統信號后,系統會給天車對料凈化供料部分的PLC一個輸出信號。該系統中的PLC控制和凈化供料部分梯形圖分別如圖4和5所示,系統運行時,首先防塵罩電磁閥DQ得電降下,待延時30 s后,中間繼電器JD吸合,風機電動機接觸器KM得電并使供料風機啟動以開始供料。而當天車料倉高料位到達時,電磁鐵斷電失磁,霍爾開關斷開,中間繼電器JD失電,風機停機,供料停止。與此同時。PLC延時給防塵罩通電30s,待溜槽中的余料全部流進天車料倉時,防塵罩升起。然后將天車移走,對料過程結束。

　　4 結束語

　　本天車自動對料系統的設計完全是結合生產實際工藝過程的,不僅解決了原來由于人為原因或設備本身存在的缺陷對生產造成的不利因素,避免了對料時出現冒料而造成的浪費。同時其安全可靠性。