淺談陶瓷隧道窯運行中自動控制的設計

摘 要：在陶瓷隧道窯運行中引入自動化控制系統，使之勞動強度大大降低、工作效率大大提高、控制精度高、產品質量提高、故障率低，從而提高了經濟效益。

關鍵詞：自動化；勞動強度；精度；質量

1 前言

當前，隨著社會科學技術的不斷進步，人們對各自的工作環境、勞動強度、控制精度、產品質量等方面要求越來越高，迫切需求探索一種能夠解決以上問題的方法。而陶瓷隧道窯運行操作自動控制系統的問世，基本可以解決這些問題，大大降低了陶瓷隧道窯的勞動生產強度，同時，也推動勞動生產力向前發展。因此，深得各大陶瓷生產廠家的喜愛。

從現有陶瓷隧道窯的操作工藝流程分析得知，它由傳動、溫度檢測、故障檢測、裝車檢測、進車檢測等部分組成。實踐證明，要實現自動控制，就必須在獨立開環自動控制單元前，把它們有機的貫穿在一起，形成一個閉環的控制系統，最后實現陶瓷隧道窯整個運行操作工藝流程自動化。

2 傳動自動控制部分系統簡介

本文以某陶瓷工藝廠設計、安裝的陶瓷隧道窯運行操作工藝流程自動控制為例，分析了其中的五個主要組成部分，傳動流程示意圖如圖1所示。

傳動自動控制由窯內主軌道窯車、窯外回車道窯車、窯前托車、窯后托車四部分組成。由于窯內與窯外軌道窯車運行作用相同，窯前和窯后托車運行作用相同，因此，本文只討論軌道窯車和托車的運行情況。

2.1 軌道窯車自動控制系統的運行方式

軌道窯車自動控制系統由推桿（螺旋式推桿或液壓式推桿）、檔塊、減速器、調速電機、皮帶、皮帶輪、電氣控制裝置、位置判斷器等組合而成。運行時，當窯前、窯車D位、K9判斷器等判斷到已有窯車到位，同時，主軌道末端A車位K1判斷器判斷A位是空車位狀態，即：K9·K1=1時，發出指令給電氣控制裝置，電氣控制裝置接到該指令后，使推桿開始工作，窯車前進；當判斷器K1或K15進行判斷（即K1+K15=1時）時，窯車已到達A車位或推桿檔塊已到位時，發出指令給電氣控制裝置，電氣控制裝置接到該指令后，使推桿檔塊停止前進。同時，延時2s后，推桿檔塊后退復位，周而復始的控制，從而完成了軌道窯車前進的自動控制任務。

2.2 托車自動控制系統的運行方式

托車系統由托車、平移傳動裝置、托車上窯車推拉裝置、電氣控制裝置等部分組成。托車的主要任務是承載窯車；平移傳動裝置的主要任務為完成托車的左右移動；推拉裝置的主要任務為完成主、回軌道上的窯車進、出。A托車是把主軌道A位窯車送上托車，然后平移到回車軌道，再把托車上的窯車送上回車軌道，B托車是把回車軌道C位的窯車送上托車，然后托車平移至主軌道，再把托車上的窯車推上主軌道D位，兩者任務相反，但動作相同。

當K1、K2判斷器判斷到A位有窯車，托車已到位，同時，K17判斷器判斷托車上沒有負載，已空位，即K1·K2·K17=1時，發出指令給電氣控制裝置，當電氣控制裝置接到該指令后，使托車上推、拉裝置工作，擋塊向前推，當K4為“0”時，推、拉裝置停止工作，延時2s，推、拉裝置的檔塊拉A位的窯車上托車至K5=0，即窯車在托車上到位或推、拉裝置到位，停止后退，當K17=0與K5=0時（托車上負載和推拉裝置已復位），發出指令給電氣控制裝置，當電氣控制裝置接到該指令后，使托車運載負載平移至回車道至K3=0，即回車道已到位。當K17=0（托車上有負載）、K3=0（托車已到回車道且到位，K6=1回車道B車位有空位）時，發出指令給電氣控制裝置，當電氣控制裝置接到指令后，使托上的推拉裝置運作，檔塊把負載窯車推上回車道B位，當K6=0（負載窯車已到達回車道的B車位）時，發出指令，使托車上的推拉檔塊復位；K17=1時，托車向左平移至主車道，且到位停止平移，即K2=1，這樣完成了從主車道A位窯車送到回車道B位處，同時復位于主車道的一個周期動作，周而復位，使軌道窯車自動推拉，托車上的負載窯車自動傳送而成為一個自動控制環節。表1～表6是各傳動裝置的邏輯關系，其中，K=1表常開閉合、K=0表常閉斷開。

2.3 故障自動急停、報警的運行情況

2.3.1窯內主軌道故障自動控制運行情況

電氣控制系統中設置有故障緊急停止運行、報警裝置，即過流檢測裝置。由于推桿的工作，要靠電動機帶動，電動機帶動不同負載時，其工作電流大小不同。因此，利用這一特點，在過流檢測裝置中設置一個安全工作值和一個故障過流急停報警值，當過流檢測裝置檢測到安全值時，推桿處于正常工作狀態；當檢測到過流急停、報警值時，發出指令，使推桿緊急停止工作。同時，發出報警信號，提示操作人員必須進行故障分析、處理。故障處理后，恢復正常運行，確保在生產過程中的損失降到最小。

2.3.2回車道裝車自動檢測系統的運行情況

回車道裝車自動檢測系統的運行情況為：把龍門架安放在回車軌道的1/5處，在龍門架上、左、右位置裝有三塊相互獨立的活動檔板，和限位停止開關。當三個位置中任何一塊檔板碰觸到限位開關時，即通過龍門架的窯車上、左、右位置，哪一方出現超出裝車規定的高度或寬度，限位開關發出指令，使回車軌道推桿停止工作。同時，開始報警，提示操作人員，必須檢查原因，以處理故障。故障處理完畢后，恢復推桿的正常工作。

2.3.3進窯車安全自動檢測系統的運行情況

進窯車安全自動檢測原理：在窯前門對面的上、左、右三個地方裝上遠外線探頭，通過探頭發出遠紅線波，當托車上的窯車要進入窯門時，遠紅線探頭發出遠紅線波，對其進行掃描檢測，窯車上面所裝的產品的上、左、右三端是否超出限度尺度。若不符合，發出信號給控制裝置，使托車上的推桿停止運行，同時報警。否則，正常運行。

2.3.4窯尾獨立控制臺的作用

窯尾獨立控制臺設有手動與自動轉換的急停裝置，其主要的目的是為了隧道窯各傳動裝置在自動運行中突發故障處理和調試而設置的。

2.3.5視頻監控的作用

由于引入了傳動全自動控制系統，操作人員少（一般只有1人），可視度差，因此，安全操作比較關鍵。為了解決可視度和安全操作問題，便于操作人員的觀察操控，在窯的前、后端，左、右位加裝多個視頻監控頭，把檢測到的信息及時傳送至中心控制室，提供給操作人員，使之能及時了解、掌握隧道窯各處的現時運行情況。

2.4 燒成段溫度自動控制系統的情況

現代技術陶瓷產品正在朝納米方向發展，對產品的燒結溫度越來越敏感，對燒結溫度的控制要求也越來越嚴格。盡管有良好的原料配方和先進制備工藝，但如果燒結工藝不合理，將直接影響陶瓷產品的燒成質量。因而陶瓷隧道窯在燒成陶瓷制品時，需要對溫度進行準確的測量和控制，合理安排不同制品的相應燒成曲線。同時，引入計算機控制技術對窯內各個測溫點進行掃描檢測和燃料氣壓與空氣的調節控制，從而提高燒成溫度的精確度。

溫度自動控制系統，它由可編程智能計算機、熱電偶、電動氣壓執行器、電動空氣控制器、高速風機、電氣控制裝置等組成。

按照各種產品的燒成要求，編制多條可變的燒成曲線控制程序，把多條可變燒成溫度曲線程序置于計算機內存，在隧道窯的燒成段設置多個測溫度點，使之各點溫度獨立可控，達到燒成曲線要求。

在運行操作中，可編程智能計算機按照預置好的燒成曲線對窯內各段溫度要求進行掃描檢測、比較，比較后的結果，發出信號給電氣控制裝置，再對氣壓電動執行閥和空氣比例調節閥作相應的調節。計算機不斷地檢測、比較，電動執行閥不斷地調節，使窯內地燒成段的各段溫度實際值達到預期的工作值。引入計算機控制，使窯內的燒成溫度穩定，精確度高，從而提高了產品的燒成質量。

遇到燒成產品改變時，及時在計算機內存中調出適應當前產品相應的燒成溫度曲線控制程序，完成燒成產品改變的溫度應變控制，燒成溫度自動控制系統如圖2所示。3 結論

陶瓷隧道運行自動控制，由傳動自動化和溫度自動控制兩個主要部分組成。

3.1 傳動自動化

原先隧道窯在正常運行中，每天工作24h，需要18個工人，分三班制工作，每班6人，基本是手工操作勞動強度相當大，故障率高。現引入自動運行后，每班需要1個工人，且操作全自動化（除裝、拆產品外），同時，也設有故障自動測量裝置，故勞動強度大大降低，故障率低，減少了很多不必要的經濟損失，提高了生產速度。

3.2 溫度自動控制

引入了可編程智能計算機的控制，使燒成溫度可變度大，操作靈活，精度高，反應速度快，大大提高產品燒成質量，節約能源，從而也促進了現代科學技術與生產的應用。