陽 平（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東韶關 512300）

多功能自動行車在鋅電積車間的應用

陽 平
（深圳市中金嶺南有色金屬股份有限公司丹霞冶煉廠，廣東韶關 512300）

介紹了國內第一套多功能自動行車在濕法煉鋅3.2 m2大極板工藝條件下，在鋅電積車間的現場應用情況及效果，包括多功能自動行車在鋅電積剝鋅系統中的作用、主要結構、自動控制方式、已實施的改造及效果、還暫未解決的不足及改進方向。多功能自動行車在濕法煉鋅3.2 m2大極板工藝條件下，在鋅電積車間的剝鋅系統中應用非常成功，有很高的推廣價值和借鑒意義。

多功能自動行車；鋅電積；激光測距儀；抓具；拖鏈

隨著時代的發展，科技飛速進步，工業生產向著機械化、自動化、智能化大步前行，有色金屬冶煉行業也不例外，中金嶺南有色金屬有限公司作為國內著名有色金屬冶煉國有企業，緊隨著時代的腳步，采用濕法冶煉3.2 m2大極板工藝技術，引進盧森堡保爾沃特公司的全套剝鋅設備，包括多功能自動行車兩臺、全自動剝鋅機組兩臺、刷洗機一臺，陽極板清洗拍平機一套，各設備機組連接到一個工業以太網內，實現各部分的協調聯鎖和整個系統的機械化自動化，生產效率大為提高。

1 多功能自動行車在鋅電積剝鋅系統中的作用

3.2 m2大極板工藝鋅電積車間由南北各一列每列53個電解槽組成，另有兩條剝鋅線，一條刷洗線，一條陽極小車線。鋅電積工藝中鋁板作為陰極板吸附溶液中的鋅離子成為金屬鋅，鉛銀板作為陽極板吸附溶液中的二氧化錳等添加劑成為陽極泥。因此每隔一定周期需要用多功能自動行車將帶鋅陰極板吊運到剝鋅線，用剝鋅機將吸咐的金屬鋅片剝離下來，未帶鋅陰極板再經過多功能自動行車吊運至刷洗線，刷洗機刷洗干凈后再吊運放入電解槽中，需要將吸附了陽極泥的陽極板吊運至陽極小車運行至拍平機，對陽極板進行拍平并用高壓水清洗干凈，清洗拍平后的陽極板再吊運插回電解槽［1］。現106槽，每槽110塊陰極板，111板陽極板，多功能自動行車設計為每次只能吊起一吊陰極板（最大57塊）或一吊陽極板（最大39塊），每個電解槽2吊陰極板，3吊陽極板，年產11萬t鋅，每天需吊運約105吊陰極板，18吊陽極板，即單臺多功能自動行車每天需運行約120個循環。剝鋅作業循環系統如圖1所示。

圖1 剝鋅系統概圖（剝鋅列1時）

由圖1可知，剝鋅列1時，1號行車需要執行四大步驟，分別為：從電解槽吊起帶鋅陰極板，放帶鋅陰極板到剝鋅線上，從刷洗線吊起已刷洗陰極板，放已刷洗陰極板到電解槽上，這稱之為長循環。2號行車只需要執行兩大步驟，分別為：從剝鋅線吊起已剝鋅陰極板，放已剝鋅陰極板到刷洗線上，這稱之為短循環。剝鋅列2時，循環方向相反，此時1號行車執行短循環，2號行車執行長循環。由此可知，在此剝鋅系統中，兩臺多功能自動行車處于剝鋅循環的關鍵點，若其中一臺出現故障不能運行則整個剝鋅系統也無法運行

2 多功能自動行車的主要結構

1.大車行走驅動系統。1臺30 kW變頻器驅動4臺4 kW帶減速機的電機，其中一臺電機裝有增量式編碼器，提供速度反饋形成閉環控制。

2.激光測距系統。兩邊各一臺250 m激光測距儀安裝在墻壁上，反射板安裝在多功能自動行車上，為左右運行定位提供毫米級別的精確數據。

3.抓具升降控制系統。1臺37 kW變頻器控制1臺37 kW電機（裝有增量式編碼器，速度閉環控制［2］），通過萬向聯軸器連接減速機，減速機兩側裝有卷筒，通過鋼絲繩，定滑輪，連接抓具上方動滑輪，以達到電機轉動升降抓具的目的。一側卷筒安裝有絕對值編碼器，可提供毫米級的精確數據以控制抓具升降位置。

4.抓具開合系統。1臺0.37 kW行程為200 mm的推桿電機控制帶吊鉤的抓具打開（勾陽極板）或閉合（勾陰極板）。通過4個接近開關來反饋開合位置。

5.抓具移位系統。1臺0.37 kW行程為400 mm的推桿電機控制帶鉤子的抓具移位（加號位零號位減號位對應每槽2吊陰極板3吊陽極板）。通過4個接近開關來反饋移位位置。

6.滴液盤系統。2臺1.5 kW行程為600mm的推桿電機控制滴液盤打開與關閉。

7.噴水系統。水箱，232 kW水泵電機，3個電磁閥控制可沖洗導電頭或陰極板。

8.電纜拖鏈系統。導向槽約120 m長，電纜從中間26槽位置進入拖鏈，拖鏈約70 m長，10條電纜，拖鏈外寬×外高：79×342，拖鏈每節可拆卸且有隔離塊分開每條電纜防止散亂。

9.輔助葫蘆系統。234 kW提升電機（速度2～8 m／min），0.32 kW運行電機（速度20 m／min），最大提升重量1.5 t，提升高度5 m。

10.絕緣系統。兩重絕緣保障，輔助葫蘆工字鋼，提升電機等部分均有絕緣子與大車相連接，實現與軌道絕緣效果。

11.稱重系統。4個壓力傳感器（稱重系統故障高發，工作不穩定，已取消）。

3 多功能自動行車的自動控制方式

兩臺多功能自動行車通過一個西門子可編程控制器CPU317F控制，每臺自動行車配置室內與行車上方兩個配電柜，各有一個ET200S從站，通過光纖線通訊，變頻器與CPU使用Profibus DP協議［3］。共使用了約200個輸入點，78個輸出點，各程序塊330個，200個定時器，全部程序占用467 982字節，且帶有WinCC flexible監控系統。雖然硬件系統結構并不復雜，但為了實現精確定位，全程自動化，滿足生產要求，軟件程序較為復雜龐大。

4 已實施的改造及效果

4.1 控制手柄及電纜改造

由自動行車上方配電柜通過36×1.0電纜直接接到控制手柄，取消原先中間中轉藍色接頭；原控制手柄螺栓腐蝕無法鎖緊固定電纜，無法做到密封防酸，按鈕間距小，維修更換困難，更換新的玻璃鋼材質控制手柄，上端鎖扣開合，加大，增加按鈕相互間距。解決原電纜中間藍色接頭腐蝕易松動接觸不穩定故障，解決控制手柄按鈕間距小、更換困難的問題，防酸密封，開合方便快捷，中文標識更通俗易懂，防止操作員工誤操作。

4.2 輔助葫蘆吊線路及控制方式改造

將兩臺自動行車輔助葫蘆吊電源線及控制線由多條電纜改為一條24芯電纜；在輔助葫蘆吊下方新增手柄線纜及單獨控制手柄。解決原來自動行車輔助葫蘆吊多根電纜在電纜滑車帶動下來回移動容易造成電纜損壞的問題；解決原來自動行車主控制手柄控制輔助葫蘆吊容易被吊起的陰陽極板遮擋視線，需拿起控制手柄，一人無法操作且容易拉壞主控制手柄線纜；解決原來自動行車在電解槽放陰極板時偶爾極板下端頂到陽極板，需另一人扶正或拿東西支撐，陰極板正常插入后再拿開支撐物，現只需將輔助葫蘆開到頂板對應位置，然后操作員自己扶正陰極板，用輔助葫蘆控制手柄操作正常插入極板即可，單人操作省時省力。

4.3 自動行車上配電柜內模塊輸出電源整改

現場輸入接近開關24 V電源由模塊底座直接提供改為另接斷路器的單獨電源提供。單臺自動行車現場配電柜內有約30個模塊及底座，出現故障時難以判斷故障點，只能更換全部模塊或全部底座，費時費力，技改后大幅降低模塊及模塊底座的損壞率，具體器件故障對應具體單個斷路器，故障點查找方便快捷，大幅節約維修時間。

4.4 增加防撞梁對射式光電開關

在端梁底部增加一對對射式光電開關，信號輸入DI模塊，當對射式光電開關接收端未接收到發射光時，此輸入點信號為0，此時程序中禁止自動行車左右移動。未加裝此光電開關前，極少數特殊情況下，放板后有一兩塊板未完全脫勾，被提起，此時自動行車左右行走造成撞梁等嚴重后果。加裝對射式光電開關后，有效防止了此特殊情況發生時造成的嚴重后果。

4.5 優化運行過程，增加停頓

短循環無負載時抓具調為上升到中間位大車即可以開始行走，不需要上升到頂部，節約時間；長循環吊運刷洗好的陰極板放至到電解槽后上升到中間位，一個循環結束，增加暫停，需要操作人員確認后再自動運行到下一槽吊板；長循環吊帶鋅陰極板放到剝鋅線之前，先到刷洗線暫停，等待操作人員確認后再自動運行到剝鋅線；短循環放板到刷洗機后上升到中間位增加暫停，需操作人員確認后再自動運行到剝鋅機勾板。優化后運行更符合現場操作習慣，進一步保障現場操作人員的人身安全。

5 不足及改進方向

倍加福250 m激光測距儀在酸霧大或是空氣濕度大等情況下，激光測距儀發射光無法穿越空氣中的水霧，會出現無測距數據的情況，造成自動行車無法運行。改進通風措施正在進行中，其它測距方式也正在研究中。抓具開合及移位停止位置完全依靠4個電感式接近開關，電感式接近開關感應面為扇形，達不到精確控制要求，且接近開關位置無法調節，更換新的開關等情況極容易造成開合或移位位置偏差。正在考慮采用其它更合適的檢測元件。EKD進口塑料拖鏈價格昂貴，耐酸性能一般，使用壽命不足1 a。正準備試用國產塑料拖鏈。

6 總 結

多功能自動行車作為鋅電積車間剝鋅系統中的關鍵設備，在高濕度、酸性、強磁場環境下在鋅電積車間全年24 h基本不間斷運行，現已10 a依然可靠運行中，故障率低，維護成本低。采用此套剝鋅系統后，人工大幅減少，生產效率及產量大幅提升，原金獅冶化廠剝鋅工42人／班年產僅2萬t鋅錠，現僅剝鋅工10人／班年產超過11萬t鋅錠［1］。可見多功能自動行車在濕法煉鋅3.2m2大極板工藝條件下，在鋅電積車間的剝鋅系統中應用非常成功，有很高的推廣價值和借鑒意義。

［1］ 羅振.全自動剝鋅機在鋅電積車間中的應用［J］.冶金自動化，2012，（S1）：194－195.

［2］ 廖常初.S7－300／400 PLC應用技術［M］.北京：機械工業出版社，2011.

［3］ 羅振，唐小毛，馬旭.SINAMICS S120在全自動剝鋅中的應用［J］.變頻器世界，2011，（S1）：85－99.

M ultifunctional Automatic Train Operation in the Application of Zinc Electric Product W orkshop

YANG Ping
（Shenzhen Zhongjin Lingnan Nonfemet Company Limited Danxia Smelter，Shaoguan 512300，China）

Introduce the domestic first set ofmulti－functional automatic train operation application and effect in wet zinc smelting 3.2 m2large plate process conditions，including the driving role，the main structure，the automatic control mode，the transformation and effects，the still unresolved deficiencies，summary and improvement direction.Multifunctional automatic train operation application in wet zinc smelting 3.2 m2large plate process under the condition of zinc in zinc electric product workshop stripping system has been very successful，and has a high popularization value and reference significance.

multifunctional automatic train operation；zinc electric product；laser ranger；grab；drag chain

TF307

A

1003－5540（2017）03－0034－03

2017－04－08

陽 平（1990－），男，助理工程師，主要從事電氣自動化工作。