銅電解生產(chǎn)工藝中控制系統(tǒng)的改進(jìn)優(yōu)化

李錄鵬 丁明麗 曹 瑜

(1.昆明長水國際機(jī)場有限責(zé)任公司，昆明 650211；2.昆明理工大學(xué)津橋?qū)W院，昆明 650106；3.云南銅業(yè)股份有限公司，昆明 650102)

銅冶煉企業(yè)用于對傳統(tǒng)銅電解工藝中的始極片進(jìn)行校平和增加垂直懸掛吊棒結(jié)構(gòu)的自動化裝置，是早期銅冶煉企業(yè)努力提高設(shè)備裝備水平、降低工人勞動強(qiáng)度和人力成本、加快裝備升級的一個縮影。該裝置自2008年4月正式投入使用以來，逐漸暴露出其在機(jī)電方面一系列由于設(shè)計等原因引起的硬傷。通過分廠技術(shù)室的聯(lián)合改進(jìn)實施，目前，機(jī)組已經(jīng)修復(fù)并重新投入使用。筆者主要就該設(shè)備控制系統(tǒng)改進(jìn)實踐進(jìn)行描述，并對相關(guān)問題進(jìn)行探討。

1 設(shè)備簡介①

1.1 工藝描述

始極片堆垛由吊車放置于堆垛傳送線上，操作人員通過現(xiàn)場操作箱對堆垛位置進(jìn)行定位和水平度的調(diào)整。置位的始極片通過取片放置于喂片工位。然后通過推片、壓紋校平、步進(jìn)給棒和自動吸耳裝置的動作，始極片與兩塊銅耳片、一根銅棒一起步進(jìn)至下一工位進(jìn)行垂直沖鉚壓耳。經(jīng)過以上工序后，機(jī)組加工出平整和裝訂了吊棒結(jié)構(gòu)的陰極始極片。

1.2 控制系統(tǒng)硬件配置

系統(tǒng)選用西門子CPU226 PLC，上位監(jiān)控選用上海天任電子有限公司GP37W2-BG41-24V PRO-FACE觸摸屏。HMI采用RS485協(xié)議與PLC 的PPI端口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，速率為9.6kb/s，系統(tǒng)采用集中控制方式[1]?？刂葡到y(tǒng)配置如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)配置

2 控制系統(tǒng)存在的問題

控制系統(tǒng)在進(jìn)行手動、半自動和自動操作時設(shè)備動作不合理。由于控制邏輯的設(shè)計缺陷，實際運(yùn)用中經(jīng)常造成設(shè)備長時間的故障停機(jī)；同時也帶來了一系列典型的設(shè)備安全隱患，甚至對機(jī)械結(jié)構(gòu)帶來嚴(yán)重的沖擊損傷。具體問題如下：

a. 各機(jī)構(gòu)控制邏輯不嚴(yán)密、機(jī)構(gòu)聯(lián)鎖不到位。吸耳片機(jī)構(gòu)、給棒機(jī)構(gòu)每次在進(jìn)行手動、自動轉(zhuǎn)換時，出現(xiàn)取片和給棒重復(fù)動作。操作人員必須將多余的片、棒進(jìn)行人工清除，給操作人員帶來不便，而且處理故障需要花費大量的時間，導(dǎo)致生產(chǎn)效率極低。取片裝置、喂料裝置、步進(jìn)架、片對中裝置之間邏輯聯(lián)鎖不到位。編程人員對設(shè)備的運(yùn)行過程不熟悉。各機(jī)構(gòu)的聯(lián)鎖未能統(tǒng)籌考慮。在相應(yīng)裝置沒有復(fù)位的情況下，出現(xiàn)步進(jìn)架動作、重復(fù)取片喂片的情況，造成步進(jìn)通道卡塞；對中裝置被頂撞錯位；嚴(yán)重情況下，壓耳沖鉚裝置還沒有復(fù)位，步進(jìn)架的動作會將銅棒沖彎。

b. 監(jiān)測信號不齊全。機(jī)構(gòu)監(jiān)測信號設(shè)置不齊全，在一些關(guān)鍵點未設(shè)置監(jiān)測信號，導(dǎo)致系統(tǒng)無法判斷機(jī)構(gòu)的位置。進(jìn)料口未設(shè)置片監(jiān)測信號，導(dǎo)致取片裝置重復(fù)取片、重復(fù)喂片的情況和需要人工補(bǔ)片的工序，并出現(xiàn)機(jī)構(gòu)卡塞的情況。

增加對中裝置退到位監(jiān)測信號，由于對片對中裝置未設(shè)置監(jiān)測信號，在設(shè)備的運(yùn)行過程中出現(xiàn)片對中裝置未退到位，而步進(jìn)架動作的情況，導(dǎo)致設(shè)備機(jī)械損壞，同時也存在安全隱患。

3 改進(jìn)措施及效果

由于機(jī)組動作邏輯存在諸多問題，機(jī)組的改進(jìn)著重在對其控制程序進(jìn)行修正。增加完善系統(tǒng)必需的監(jiān)測信號點(表1)。

表1 新增I/O點

細(xì)心研究、分析各機(jī)構(gòu)之間的邏輯關(guān)系，進(jìn)行反復(fù)推敲、調(diào)試，建立各機(jī)構(gòu)的邏輯聯(lián)鎖關(guān)系，對程序進(jìn)行編制[2]。設(shè)備改進(jìn)效果對比見表2。

表2 設(shè)備改進(jìn)效果對照表

4 結(jié)束語

通過對控制系統(tǒng)I/O點的完善和控制程序的優(yōu)化改進(jìn)，基本實現(xiàn)了控制系統(tǒng)正確初始化。通過對取片裝置、取耳片機(jī)構(gòu)、步進(jìn)給棒機(jī)構(gòu)和翻片機(jī)構(gòu)邏輯關(guān)系及聯(lián)鎖程序的重新編制，基本解決了實際運(yùn)用中可能造成的各通道嚴(yán)重卡塞等故障。在保證設(shè)備安全的條件下，系統(tǒng)更穩(wěn)定，動作更有效。由于基本解決了卡塞故障，因此降低了機(jī)械損傷和工人勞動強(qiáng)度，提高了設(shè)備的生產(chǎn)效率。