淺析PLC在鋁電解陽極組裝生產線中的應用

何麗霞

摘? 要：該文分別從硬件方面和軟件方面分析了PLC系統在鋁電解陽極方面的應用。該文首先對鋁電解陽極組裝生產線系統的軟件設計和硬件構成進行了介紹，并詳細分析了PLC系統的主要技術和相關特點，最后根據具體情況提出了一些系統的改進措施。通過該文的研究分析，能夠對PLC在鋁電解陽極組裝生產線上的應用提供必要的指導和支持，為金屬鋁的生產和冶煉提供了科學的實施方案，并給相關工作人員一定的借鑒和參考。

關鍵詞：PLC;鋁電解;陽極

中圖分類號：TP241? ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

該文通過對當前電解鋁生產工藝的分析，首先對生產企業中生產設備的硬件構造進行了研究，接著對各工藝中的軟件組成進行了詳細的介紹，最后就鋁電解陽極組裝生產線的設計技術進行了分析，并對其中的特點和不足給出了合理性的意見。

1 鋁電解陽極組裝生產線硬件構成

鋁電解陽極組裝生產線硬件主要是由系統硬件和控制硬件組成的，其中系統硬件主要包括操作臺、模擬屏幕、電機控制中心、信息屏幕、PLC柜、觸摸式操作屏幕以及上位機等;控制硬件主要包括液壓系統、電器傳動系統、氣功傳動系統、PLC控制系統以及分散控制系統等。

1.1 PLC主要型號和硬件系統

PLC-5/30和SLC-5/04是PLC的主要采用型號，另外還配有電源模塊、離散傳入輸出模塊，其中PLC-5/30中任何一個接口都能夠以遠程配置的方式通過電纜將適應器進行連接，SLC-5/04的接口模塊則由經過擴展的接口電纜相互連接而成，通過以上連接方式能夠有效地將不同的PLC數據模塊聯系起來，實現了數據模塊間的傳入傳出功能，這種連接方式的優勢是簡化了操作過程，使連接方式具有更高的可靠性。

1.2 模擬技術方案

根據具體的生產線設計要求，使用了西門子S7-300PLC，這種PLC的特點有4點。1）具有較短的循環周期、處理速度較高，且指令集功能相對較強，能夠有效處理一些具有復雜功能要求的指令。2）該種PLC設計緊湊，采用模塊化結構，方便密集安裝且占用空間小，對于空間不充足的場合有極大的優勢。3）具備不同檔次的CPU，同時功能強大齊全，有不同的模塊可供選擇。4）不用過多地進行設備維護，且電池不需要進行備份處理，具備在惡劣環境下使用的能力。

1.3 設備現狀分析

當前，我國電解鋁企業中使用的鋁電解多功能機組主要由小車、出料小車和附小車組成，另外還包括空壓機、液壓站、吊鉤、遙控系統、下料機構、打殼機構和陽極機構，這些機構和遙控系統等構成了多功能機組的遙控控制系統，其主要任務是在電解鋁作業中完成打殼、下料、更換陽極、吊運重物和出鋁等任務。在以往的機組組成中，機組主要使用繼電器-接觸器控制方式，但是由于電解鋁工作環境所致，鋁電解多功能機組長期在高溫、高電流、高磁場以及多粉塵等惡劣環境下工作，繼續使用繼電器-接觸器控制方式已經無法滿足生產中的靈活性、可靠性原則，因此鋁電解企業逐步使用結構簡單、功能強大且操作方便、應用靈活的PLC系統加以替代，為電解鋁行業的發展提供了最優方案。

2 鋁電解陽極組裝生產線的軟件設計

鋁電解陽極組裝生產線的軟件設計一般主要指的是PLC的編程設計，其編程設計通常采用梯形圖的方式，具有簡單明了且相對直觀的特點，另外為了保證軟件程序的運行質量，提高不同程序之間的配合作用，在實際設計中多采用子程序和子程序相結合的方式，在一定程度上縮短了PLC系統的掃描周期，目前我國主要的電解鋁企業都是采用2PLC-7PLC系統控制設備與1PLC相結合的方式，其中系統之間借助DH+網絡進行信號傳遞和互換，同時在系統進行交換的過程中保持懸鏈在自動方式下正常運行，在此條件下，各個設備都處于初始狀態。眾所周知，智能機械控制設備的正常運行離不開系統軟件的作用，軟件系統作為鋁電解陽極組裝生產線中最重要的組成部分，能夠將帶有工件的小車送入到指定工位并完成相應工作，在小車完成1個周期的工作后，將自動進入下一個工位，完成下1個周期的工作任務。在這一過程中，必須保證流程的順暢性和高質性，如果中間出現任何機械故障都會對整個作業過程造成嚴重的影響，因此如果這個過程中出現問題，必須停止設備繼續運行，這時可以按下控制臺上的“停止”按鈕。而如果系統中一個或者多個設備需要進行修理維護，操作人員可以將選擇開關拉置到“通過”處，這個時候出現問題的工作位便會與整個生產工序相脫離，脫離生產線后，技術人員可以對其進行就地檢修維護。

3 系統技術與特點

3.1 PLC故障診斷與排除措施

PLC能夠做到在正常運行的同時對軟件進行在線編程，也就是說，使用PLC系統能夠做到運行監控和程序修改同時進行，由于PLC自身具有比較完善的保護措施和診斷顯示功能，因此一般情況下PLC系統很少會出現嚴重的故障，即便PLC系統在外部輸入端或者內部輸出端出現故障，操作人員一方面能夠從指示燈的變化中進行辨別，另一方面在PLC數碼顯示屏和數據終端也會有所顯示。例如，如果系統中的某個工位處于空位狀態，但是該空位后的某一位置有小車站位且停止器處于關閉狀態，小車無法正常進入操作工位，這時操作人員可以在線判斷其是否能夠將停止器打開，如果滿足打開條件即可進行在線操作。如果設備的穩定性不足，有時能夠進行正常工作，有時又無法正常工作，此時應該在線強制該動作的輸出多個輸出點，檢查系統的可靠性。如果進行強制輸出時可靠性不穩定，則應該對機器中某個程序輸入點信號穩定性進行檢測。

3.2 運用DH+網絡進行信號交換

在電解鋁車間中，主要使用DH+網絡進行信號交換，使用DH+網絡進行PLC信號交換，一方面能夠節約電纜連接過程，另一方面能夠有效節省施工量增強信息讀取的可靠性。

3.3 屏幕采用信息屏或觸摸屏

操作現場使用信息屏幕或者觸摸屏幕能夠在設備出現故障時，在屏幕上顯示出機器故障類型，同時顯示各種報警信息，有效提升了設備故障檢測效率。另外，這2種屏幕都不需要使用硬線進行連接，可靠性和穩定性都較高。

4 系統上的改進

4.1 改進模擬信號源

模擬信號源通過檢測后會被傳輸送到信號屏上，再通過PLC模擬量輸入模塊對規劃位置進行指示，但是在實際操作中，時常出現信號燈與實際情況不符的現象，信號強度忽高忽低，出現這種情況的原因極有可能是由于高位信號和低位信號同時存在，因此，在實際操作中可以對模擬信號源加以改進，將其改為屏蔽線，那么PLC將會以單股配線的方式被引進，信號忽高忽低的飄移現象就會消失。

4.2 改進開關類型

由于鋁電解生產環境十分惡劣，傳統陽極系統中的許多觸摸式開關因為進入過多的粉塵而無法正常復位，導致系統在運行過程中出現失控現象，對于這種情況，可以將觸摸式開關改成接近開關，在提高動作可靠性的同時，有效地延長了開關的使用壽命。

5 結語

綜上所述，在PLC控制系統中，自動化控制程度相對來說是較高的，為電解鋁工藝的高效安全生產提供了必要的條件。該文對PLC控制系統進行了分析并進行了適當改造，大幅度地降低了生產過程中設備發生故障的概率，在保護生產操作人員安全的同時提升了電解鋁工藝的生產效率。

參考文獻

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