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本文的主要內(nèi)容是關于自動化移動式配料系統(tǒng)在山東省某機械廠石墨電極生產(chǎn)中的應用情況.

隨著電爐煉鋼工藝的進步，國內(nèi)外市場對高功率、超高功率石墨電極的需求也日趨增長，炭素行業(yè)為適應市場的需要，必須加大對高功率、超高功率石墨電極的開發(fā)與生產(chǎn)，這就對生產(chǎn)設備提出了更高的要求。中碎配料作為石墨電極生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)之一，對石墨電極生產(chǎn)及質(zhì)量起著至關重要的作用，傳統(tǒng)的手動或半自動配料控制，工藝操作復雜，工人勞動強度大，而且生產(chǎn)環(huán)境惡劣，配料精度難以保證，已經(jīng)不能適應現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。

針對上述狀況，山東生建機械廠在1994年的技術改造中，對中碎配料車間作了一系列的改進。對上料、破碎、篩分、磨粉，采用PLC集中控制；對配料則采取了全封閉的移動式自動配料工藝等。這些工藝的采用使得操作簡便、快捷，車間環(huán)境從根本上得到改善，產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，自1996年11月投入使用以來，一直安全正常地運行，取得了較高的經(jīng)濟效益和社會效益。本文將著重對兩個系統(tǒng)的自動化配；配料控制作以簡要介紹。

1　自動化中碎篩分、磨粉系統(tǒng)的集中控制
中碎車間由于原料粒度分級的需要，往往將原料破碎后，經(jīng)篩分分配至各配料倉。山東生建機械廠中碎車間高度為40m，近百個操作點分布在7個樓層，如果采用手動控制，必然會造成人員的增加和勞動強度的加大，也不可能避免由于上下聯(lián)絡不便或者誤操作而造成的事故，針對這種狀況，決定使用PLC可編程序控制器進行集中控制。

1.1　系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)可分為中央控制和現(xiàn)場設備兩部分。

1.1.1　中央控制室中央控制室用于對整個生產(chǎn)車間進行集中控制，由下列兩個部分組成：

（1）PLC機柜

PLC機柜上安裝PLC控制器及輸出中間繼電器，PLC控制規(guī)模約670I/O點，主要完成：
①生產(chǎn)工藝通道選擇；
②聯(lián)鎖起停工藝設備、收塵設備；
③監(jiān)視生產(chǎn)運行情況；
④監(jiān)視各料倉的料位及高低料位報警；
⑤監(jiān)視各生產(chǎn)配料設備的故障及報警。

（2)模擬控制屏

模擬控制屏上部立面繪有生產(chǎn)工藝流程模擬圖，裝有設備運行指示燈、各種報警指示燈、指示儀表等，它接收PLC的信號以顯示現(xiàn)場的生產(chǎn)情況。下部為操作部分，安裝著各種選擇開關，各種起停按鈕及試驗按鈕。

1.1.2　現(xiàn)場部分
現(xiàn)場部分主要為現(xiàn)場設備以及用以控制現(xiàn)場設備的集中低壓配電屏，低壓屏為GCK抽屜式配電屏，這種配電屏運行可靠、檢修方便，一旦發(fā)現(xiàn)故障可立即更換備用抽屜，不會因維修而影響生產(chǎn)。

1.2　配料工藝流程簡述

原料運來后，根據(jù)原料種類選擇上料系統(tǒng)通道，然后啟動上料設備將原料盛放在石油焦貯料倉或針狀焦貯料倉。根據(jù)生產(chǎn)需要，選擇破碎篩分通道，石油焦（或針狀焦）經(jīng)破碎篩分后進入石油焦料倉（針狀焦料倉）。同樣，磨粉系統(tǒng)也可選擇通道，將石油焦粉和針狀焦粉分別放置。分別存放的工藝配置方式，不僅避免了由普通功率電極轉(zhuǎn)產(chǎn)高功率、超高功率石墨電極時必須倒空料倉的麻煩，而且可以不必停產(chǎn)轉(zhuǎn)換，可同時生產(chǎn)普通功率石墨電極或超高功率石墨電極，更重要的是，大大方便了生產(chǎn)高功率石墨電極時使用混合配方的配料，為實現(xiàn)配料完全自動化創(chuàng)造了條件。

1.3　配料系統(tǒng)運行總結(jié)

（1）系統(tǒng)運行可靠，故障率低。自投入運行近兩年來，基本沒出現(xiàn)因配料控制系統(tǒng)故障而造成的停產(chǎn)，保障了生產(chǎn)的順利進行。
（2）檢修維護方便。尤其是需要改變控制方案時，不用改變硬件接線，只需修改PLC軟件即可。省時省力，極為方便。
（3）操作集中，監(jiān)控方便。PLC主機面板及模擬屏均可顯示現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)及故障信息，一旦發(fā)生故障，操作人員可方便、快捷地判斷現(xiàn)場的故障設備及故障原因，有利于分析、排除故障，盡快恢復生產(chǎn)。

2　全自動移動式配料
配料的準確性是石墨電極生產(chǎn)的關鍵，直接影響石墨電極質(zhì)量。手工或半自動配料工藝，不僅生產(chǎn)環(huán)境惡劣，而且配料精度難以保證。因此，在本次技改中，我們使用了全自動、移動式配料工藝。

2.1　系統(tǒng)構(gòu)成及工藝原理

移動式全自動配料系統(tǒng)分為中央控制系統(tǒng)和現(xiàn)場被控設備兩部分?，F(xiàn)場14只料倉存放著各種顆粒料及粉狀料。料倉下面是用以完成給料動作的電磁振動給料機或螺旋喂料機，給料設備送出的物料經(jīng)集散口進入配料小車。配料小車配備粒子料和粉子料兩只料斗，每個料斗裝有3只壓力傳感器，傳感器將檢測信號送至中央控制室PR1592/00配料控制器，配料控制器將接收到信號與預先設定的數(shù)值進行比較，決定加料動作并發(fā)出指令給PLC中央控制器，PLC中央控制器根據(jù)這些指令操縱現(xiàn)場給料設備和配料小車完成配料任務。全部配料完成后，PR1592/00打印配料數(shù)據(jù)，同時發(fā)出卸料信息，PLC操縱小車至卸料點，根據(jù)PR1592/00的信息卸料。卸料結(jié)束后，返回起始點開始下一次配料。
2.2　主要設備選擇
（1）PR1592/00電子配料控制
根據(jù)石墨電極生產(chǎn)多規(guī)格、多品種，配方差異較大特點，選用了國內(nèi)生產(chǎn)的PR1592/00電子控制配料器，該配料控制器能貯存多種配方并且有粗細加料，無流量報警和過沖量調(diào)整等功能。其主要參數(shù)如下：
線性誤差：±0.05％;
最大凈輸入信號：2.4～24mV；
激勵源：防短路型DC12V，輸出電流≤120mA；
分度數(shù)：4000d；
控制物料種數(shù)：5種
（2）根據(jù)配料工藝選用了移動配料小車，采用雙料斗分別進行粒子料與粉子料的稱重，稱重各由3只壓力傳感器完成，傳感器選用BLR－24型。因為PR1592/00配料控制器對所配用傳感器采用并聯(lián)供給橋壓方式，其電壓值為12V，最大輸出電流為120mA，所以傳感器的輸入阻抗也必須滿足這一要求即：

（n×U）/R≤120mA

其中：R為傳感器內(nèi)阻；n為選用傳感器只數(shù)；U為電壓。BLR－24輸入阻抗R為350Ω，經(jīng)計算（3×12）/350＜120mA,符合儀器要求。
（3）由于PR1592/00配料控制器外控接點少而系統(tǒng)控制點數(shù)較多，所以輔助以小型PLC可編程序控制器以實現(xiàn)定位、對接、除塵、配料、行進、卸料、返回等控制過程。
2.3　系統(tǒng)調(diào)試
系統(tǒng)調(diào)試分為兩個階段，首先將PR1592/00配料控制器進行初始化和格式化數(shù)據(jù)輸入，即在配料控制器的面板上輸入時間、工作狀態(tài)、滿量程值、報警方式、粗細加料、物料表、配方、打印功能等。并將移動式配料小車的前進、對位等程序梯形圖輸入PLC可編程序控制器，然后模擬加料形式進行系統(tǒng)動作測試，修正邏輯錯誤。在這一過程中也要對系統(tǒng)外圍設備進行調(diào)整，排除一切影響系統(tǒng)正常功能的因素。上述工作結(jié)束后進行負荷調(diào)試，主要是根據(jù)工藝精度要求與物料的流動性能。對各種物料的加料過程進行控制，調(diào)整粗細加料在整個加料過程的比例，并針對其流動性進行過沖量調(diào)整，需要說明的是配料控制器的過沖量功能是保證系統(tǒng)配料精度的關鍵，因為每次停止給料設備后，從其出口落到配料料斗的多余量時總會造成多配甚至超過精度允差，配料控制器根據(jù)實際流動情況修改過沖量，提前停止給料設備，從而很精確地控制配料的精度。

2.4　自動配料使用效果

（1）移動式配料系統(tǒng)克服了固定式因工藝線長造成的輸送困難、誤差大，避免了因固定配料系統(tǒng)設備復雜帶來的事故隱患，提高了系統(tǒng)運行可靠性，節(jié)約了設備費用。
（2）采用全封閉結(jié)構(gòu)，大大改善了勞動環(huán)境。
（3）自動化控制和電子稱的應用，使配料精度得到保證，表1為任意抽取的一次配料數(shù)據(jù)。從表1中可以看出，每種物料誤差都在1％以內(nèi)，總重量誤差僅為0.4％，已經(jīng)達到了比較高的精度。

集中控制和全自動移動式配料系統(tǒng)在我廠運行近兩年，不僅使勞動環(huán)境明顯改善，車間勞動強度大大降低，而且電極產(chǎn)品的質(zhì)量顯著提高（見表2、3）。從表中可以看出，中碎車間投入運行以來，電極生產(chǎn)各項指標均有不同程度的提高，已達到國內(nèi)較好水平。

3　結(jié)束語

自動化中碎配料車間自1996年11月投入使用以來，一直安全正常準確地運行。自動化的應用，簡化了工藝操作，改善了勞動環(huán)境，提高了配料精度和產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)管理水平，推進了配料技術進步，值得推廣應用。

作者：許傳德

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