銅電解生產工藝中控制系統的改進優化

李錄鵬 丁明麗 曹 瑜

(1.昆明長水國際機場有限責任公司，昆明 650211；2.昆明理工大學津橋學院，昆明 650106；3.云南銅業股份有限公司，昆明 650102)

銅冶煉企業用于對傳統銅電解工藝中的始極片進行校平和增加垂直懸掛吊棒結構的自動化裝置，是早期銅冶煉企業努力提高設備裝備水平、降低工人勞動強度和人力成本、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，逐漸暴露出其在機電方面一系列由于設計等原因引起的硬傷。通過分廠技術室的聯合改進實施，目前，機組已經修復并重新投入使用。筆者主要就該設備控制系統改進實踐進行描述，并對相關問題進行探討。

1 設備簡介①

1.1 工藝描述

始極片堆垛由吊車放置于堆垛傳送線上，操作人員通過現場操作箱對堆垛位置進行定位和水平度的調整。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、一根銅棒一起步進至下一工位進行垂直沖鉚壓耳。經過以上工序后，機組加工出平整和裝訂了吊棒結構的陰極始極片。

1.2 控制系統硬件配置

系統選用西門子CPU226 PLC，上位監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協議與PLC 的PPI端口進行數據通信，速率為9.6kb/s，系統采用集中控制方式[1]?？刂葡到y配置如圖1所示。

圖1 控制系統配置

2 控制系統存在的問題

控制系統在進行手動、半自動和自動操作時設備動作不合理。由于控制邏輯的設計缺陷，實際運用中經常造成設備長時間的故障停機；同時也帶來了一系列典型的設備安全隱患，甚至對機械結構帶來嚴重的沖擊損傷。具體問題如下：

a. 各機構控制邏輯不嚴密、機構聯鎖不到位。吸耳片機構、給棒機構每次在進行手動、自動轉換時，出現取片和給棒重復動作。操作人員必須將多余的片、棒進行人工清除，給操作人員帶來不便，而且處理故障需要花費大量的時間，導致生產效率極低。取片裝置、喂料裝置、步進架、片對中裝置之間邏輯聯鎖不到位。編程人員對設備的運行過程不熟悉。各機構的聯鎖未能統籌考慮。在相應裝置沒有復位的情況下，出現步進架動作、重復取片喂片的情況，造成步進通道卡塞；對中裝置被頂撞錯位；嚴重情況下，壓耳沖鉚裝置還沒有復位，步進架的動作會將銅棒沖彎。

b. 監測信號不齊全。機構監測信號設置不齊全，在一些關鍵點未設置監測信號，導致系統無法判斷機構的位置。進料口未設置片監測信號，導致取片裝置重復取片、重復喂片的情況和需要人工補片的工序，并出現機構卡塞的情況。

增加對中裝置退到位監測信號，由于對片對中裝置未設置監測信號，在設備的運行過程中出現片對中裝置未退到位，而步進架動作的情況，導致設備機械損壞，同時也存在安全隱患。

3 改進措施及效果

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

表1 新增I/O點

細心研究、分析各機構之間的邏輯關系，進行反復推敲、調試，建立各機構的邏輯聯鎖關系，對程序進行編制[2]。設備改進效果對比見表2。

表2 設備改進效果對照表

4 結束語

通過對控制系統I/O點的完善和控制程序的優化改進，基本實現了控制系統正確初始化。通過對取片裝置、取耳片機構、步進給棒機構和翻片機構邏輯關系及聯鎖程序的重新編制，基本解決了實際運用中可能造成的各通道嚴重卡塞等故障。在保證設備安全的條件下，系統更穩定，動作更有效。由于基本解決了卡塞故障，因此降低了機械損傷和工人勞動強度，提高了設備的生產效率。