韓長(zhǎng)傲

（東海氧化鋁有限公司，山東 煙臺(tái) 264001）

計(jì)算機(jī)與自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的快速發(fā)展，在工業(yè)技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。自動(dòng)化與連續(xù)化技術(shù)的創(chuàng)新成為氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)現(xiàn)代化發(fā)展的重要指標(biāo)[1]。氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)想要實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，使用高新技術(shù)，提高整體生產(chǎn)效率，需要實(shí)現(xiàn)對(duì)整體運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)化檢測(cè)。目前氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)控僅僅是實(shí)現(xiàn)基本生產(chǎn)監(jiān)控，監(jiān)控仍以人工檢測(cè)為主，缺乏可視化設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)與檢測(cè)界面[2]。因此想要為后續(xù)工藝提供良好的生產(chǎn)條件，提高氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)生產(chǎn)準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性，需要進(jìn)行氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)，降低運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)不穩(wěn)定情況。

1 氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方法研究

1.1 系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)模型

氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備擁有多個(gè)生產(chǎn)流程，其中一干法生產(chǎn)為主，也是整體生產(chǎn)流程的開(kāi)始階段。分析氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行選礦后，需要控制料倉(cāng)。在生產(chǎn)流程匯總需要保證設(shè)備之間更能夠相互連接，密切切換。以現(xiàn)有常見(jiàn)氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)為對(duì)象，整個(gè)生產(chǎn)流程共有鋁礦堆放、鋁礦破碎與轉(zhuǎn)運(yùn)、鋁礦運(yùn)送、石灰卸灰、石灰消化以及原料打磨等六個(gè)部分。這正常運(yùn)行情況下，大型設(shè)備需要有效控制設(shè)備信號(hào)、收塵裝置開(kāi)關(guān)等，因此拋棄傳統(tǒng)PLC技術(shù)，改變?cè)悬c(diǎn)對(duì)點(diǎn)接線(xiàn)控制。

模型根據(jù)系統(tǒng)掌握不同線(xiàn)路數(shù)據(jù)信號(hào)，代替?zhèn)鹘y(tǒng)模擬信號(hào)，在控制、通信以及終端三個(gè)聯(lián)合控制條件按下，分析出設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。

1.2 運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集

系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)采集由數(shù)據(jù)測(cè)量軟件、RS232-485轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)采集器以及數(shù)據(jù)測(cè)量接收器四個(gè)部分組成，根據(jù)系統(tǒng)中不同支流電流，將數(shù)據(jù)測(cè)量精準(zhǔn)度保持在0.03μm。數(shù)據(jù)采集由數(shù)據(jù)測(cè)量接收器完成原始數(shù)據(jù)采集，經(jīng)數(shù)據(jù)采集器完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、放大與處理?？紤]到傳統(tǒng)PLC技術(shù)中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)會(huì)降低氧化鋁原料性?xún)r(jià)比的缺陷，減少實(shí)際控制中導(dǎo)線(xiàn)與連接配件數(shù)量，減少設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)采集干擾。數(shù)據(jù)采集通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行前后電阻差異來(lái)檢測(cè)設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的異常信號(hào)。將激勵(lì)信號(hào)作為交流信號(hào)，達(dá)到較強(qiáng)的抗干擾能力。數(shù)據(jù)收集將原始數(shù)據(jù)中電阻變化值進(jìn)行處理，其收集原理為：

其中，P0與P1代表設(shè)備運(yùn)行電阻率；L0與L1代表數(shù)據(jù)補(bǔ)償值；a0與a1代表補(bǔ)償值與數(shù)據(jù)值寬度；b0與b1為補(bǔ)償值與測(cè)量值差距。

考慮到數(shù)據(jù)補(bǔ)償值中存在一定影響因素，因此P0=P1。測(cè)試中K0=K1，則R0=K/b0，R1=K/B1。

以R0為數(shù)據(jù)收集基準(zhǔn)，測(cè)量R1變化，即原始數(shù)據(jù)電阻變化量：

其中，b1隨著電阻變化值而減小，b0不變。

數(shù)據(jù)采集傳輸以RS485收發(fā)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)接收與發(fā)送豐恒，具有較強(qiáng)的工模干擾能力與較高靈敏度。支持檢測(cè)底達(dá)200mV電壓，傳輸距離可到1200m。

1.3 運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)輸出

原始數(shù)據(jù)收集后，需要進(jìn)行合理傳輸。首先對(duì)啟動(dòng)信號(hào)、急停信號(hào)以及停止信號(hào)等輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換后，將其故障診斷種類(lèi)、運(yùn)行指示信號(hào)以及電機(jī)接觸器啟動(dòng)信號(hào)輸出[5]。在信號(hào)輸出過(guò)程中，對(duì)信號(hào)收集設(shè)備連接總線(xiàn)耦合器與連接導(dǎo)軌，并接入總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)關(guān)。針對(duì)系統(tǒng)中破碎機(jī)、風(fēng)機(jī)等設(shè)備主要對(duì)電機(jī)運(yùn)行與接觸器啟動(dòng)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)輸出；對(duì)提升機(jī)與運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備，設(shè)置四個(gè)輸入點(diǎn)，對(duì)皮帶拉繩開(kāi)關(guān)、主回路狀態(tài)檢測(cè)、接觸器動(dòng)作分析數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)輸出；對(duì)關(guān)閥開(kāi)位信號(hào)、閥開(kāi)啟動(dòng)、閥關(guān)啟動(dòng)、閥關(guān)到位信號(hào)指示實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。輸出設(shè)備采用端子式總線(xiàn)模塊為從站，安置在各數(shù)據(jù)輸出編程中。整個(gè)數(shù)據(jù)輸出狀態(tài)利用監(jiān)控站讀取數(shù)據(jù)，工作人員只需要通過(guò)設(shè)備終端，就能對(duì)設(shè)備各部位運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

2 仿真實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

在相同氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)運(yùn)行條件下，對(duì)比氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方法與傳統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方法的運(yùn)行檢測(cè)準(zhǔn)確度。兩組方法分別對(duì)同一型號(hào)的氧化鋁原料廠(chǎng)系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，將系統(tǒng)按照不同運(yùn)行狀態(tài)分為五個(gè)階段，通過(guò)各段曲線(xiàn)直觀(guān)顯示出運(yùn)行狀態(tài)。

2.2 運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)準(zhǔn)確度對(duì)比

通過(guò)分析觀(guān)察實(shí)驗(yàn)結(jié)果，兩組檢測(cè)方法的曲線(xiàn)存在微小上移或下移，移動(dòng)損耗值約為200nm，其對(duì)比結(jié)果，如圖1所示。

根據(jù)圖中運(yùn)行檢測(cè)曲線(xiàn)可以看出，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在相同運(yùn)行條件下，隨著運(yùn)行條件時(shí)間的增加，兩組方法運(yùn)行自身檢測(cè)準(zhǔn)確度曲線(xiàn)變化不大，但氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方法與傳統(tǒng)檢測(cè)方法曲線(xiàn)有著一定差距，相差值約為2.46%左右?？紤]到曲線(xiàn)變化中損耗因素，當(dāng)系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，傳統(tǒng)檢測(cè)方法曲線(xiàn)也發(fā)生明顯變化，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)明顯變化，而氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)方法受到影響較小，因此具有更好的檢測(cè)準(zhǔn)確度。

圖1 運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)準(zhǔn)確度對(duì)比

3 結(jié)束語(yǔ)

氧化鋁廠(chǎng)原料系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況，想要提高運(yùn)行狀態(tài)檢測(cè)準(zhǔn)確度，需要摒棄原有PLC技術(shù)，改變?cè)悬c(diǎn)對(duì)點(diǎn)接線(xiàn)控制方式，減少原有檢測(cè)方法中效果差、信號(hào)衰弱快等缺陷，及時(shí)掌握總線(xiàn)段故障，及時(shí)解決氧化鋁廠(chǎng)原料設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)故障。