霍尔开关在铝电解天车自动兑料对位中的解决方案

　　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。

　　4 结束语

　　本天车自动对料系统的设计完全是结合生产实际工艺过程的,不仅解决了原来由于人为原因或设备本身存在的缺陷对生产造成的不利因素,避免了对料时出现冒料而造成的浪费。同时其安全可靠性。