一種新型取樣裝置及其控制系統(tǒng)

向平

金東紙業(yè)（江蘇）股份有限公司 江蘇鎮(zhèn)江 212000

礦石經(jīng)過超細研磨，加工成C98/C95/C65粒徑的重質碳酸鈣，應用在造紙工藝中。礦石的品質影響紙張的白度，劣質礦石與優(yōu)質礦石價格也是天壤之別。品質管控必須對礦石合理取樣，因礦石堆放及運轉環(huán)境惡劣，給人工手動帶來很大的難度，同時人工取樣選擇性強。為了克服人工取樣的不足，結合現(xiàn)場，筆者結合現(xiàn)場的位置，在礦石輸送皮帶的下料口，設計一套全自動隨機取樣裝置，根據(jù)生產管理需求，開發(fā)了靈活的人機接口及自動控制程序，從而減少人員勞動強度，隨機抽檢礦石品質，方便品質管理[1]。

此自動取樣裝置，包括取樣裝置、驅動裝置、自動控制系統(tǒng)。取樣裝置由取樣槽、軌道組成；驅動裝置由氣動電磁閥、氣缸等組成；自動控制系統(tǒng)有PLC、上位機及相應的人機接口程序和邏輯控制程序。

1 材料與方法

取樣裝置（見取樣裝置圖）：取樣裝置主體部分包含取樣槽1、滑動軌道2、樣品收集容器3、軟質取樣刃6、取樣容器3組成，取樣槽1是通過鋼板焊接，軟質取樣刃可以由橡膠等軟質材料制成，固定在取樣槽1的上端，以避免取樣槽1與傳送帶5直接接觸產生磨損或引發(fā)故障。取樣槽1安裝在滑動軌道2之上，取樣容器3設置于取樣槽的下方，取樣裝置安裝在礦石輸送皮帶5的下料口，輸送皮帶上的礦石，落入取樣槽后，通過取樣口7，自動落入取樣容器，用于化驗礦石品質。取樣槽尾端為喇叭形，且取樣槽靠近取樣口一端的開口的寬度小于等于取樣口的直徑。自動取樣裝置與地面保持30°-70°，確保礦石能滑落至收料口。取樣裝置本體部分外圍加裝密封倉，減少粉塵飛揚造成的環(huán)境污染。

取樣裝置圖

2 驅動部件及驅動機構

是由雙動標準氣缸（取樣裝置圖4）、氣動電磁閥及配套氣動回路組成，行程氣缸4的活塞桿與取樣槽1相連，氣動電磁閥控制氣缸伸縮，從而帶動取樣槽1往返運動。氣動電磁閥采用二位五通單控閥，P口與工廠壓縮空氣氣源連接，兩個A/B口與雙作用氣缸的進、出氣口連接，電磁閥線圈電壓等級一般采用DC24V或AC220V，本案采用DC24V，與PLC Output模塊輸出信號電壓等級相符，工廠壓縮空氣氣壓為5-6bar。

2.1 自動控制系統(tǒng)

是有 PLC（Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器）I/O（Input/Output）模塊及OS（operation system）組成，為了節(jié)省制造成本，本案控制邏輯程序及人機接口程序開發(fā)在原礦石轉運控制系統(tǒng)中進行，原系統(tǒng)是AB-SLC500系列PLC處理器，OS是ROCKWEL RSVIEW32軟件編寫的人機界面，處理器與OS是通過DH+協(xié)議進行通訊，在OS上開發(fā)“取樣裝置操縱設置及監(jiān)控”窗口，操縱設置包括每次取樣的時間、等待時間（即相鄰兩次取樣之間的間隔時間），監(jiān)控信息包括取樣裝置的位置限位信號、報錯信息；在PLC處理器中開發(fā)取樣裝置控制邏輯程序，即控制系統(tǒng)根據(jù)OS的設定參數(shù)，經(jīng)過PLC CPU邏輯處理，再通過PLC輸出信號（output），控制電磁閥動作，行程氣缸兩端裝有兩個磁性感應開關，開關的信號接入PLC輸入模塊（input），用于反饋取樣裝置的動作情況，當控制氣缸的信號發(fā)出后，0.5秒沒能收到相應的位置反饋信號，在OS上就會出現(xiàn)報錯信息及觸發(fā)“Horn”功能，發(fā)出警報聲響，以便及時提醒檢修處理[2]。

2.2 具體實現(xiàn)

通過OS上預先設定每次取樣的時間、等待時間，例如，在本實施例中，設定取樣時間為2秒，等待時間為60秒，也可以根據(jù)生產管理需求靈活設置取樣時間和等待時間，例如設定取樣時間為3秒、5秒；設定等待時間為90秒、120秒。在礦石輸送傳送帶運轉時，自動取樣裝置控制功能激活，控制器程序開始計算等待時間，當?shù)却龝r間達到預設時間60S后，控制器通過Output模塊發(fā)出DC24V電信號控制氣動電磁閥吸合，壓縮空氣通過電磁閥進入氣缸前腔，氣缸活塞桿收縮，推動取樣槽靠近礦石輸送傳送帶，這時輸送傳送帶上的礦石落至取樣槽，當設定的取樣時間2S達到后，控制器控制電磁閥的信號失電，氣動電磁閥自動復位，壓縮空氣進入氣缸后腔，氣缸活塞桿伸出，驅動取樣槽回至home位置，并進入等待時間，在取樣槽回程過程中，礦石樣品滑落至取樣容器。自動取樣裝置循環(huán)上述步驟，重復進行取樣工作[3]。

3 結語

通過一系列的設計、研發(fā)、制作及安裝調試，此全自動礦石取樣裝置已在本公司成功應用，取樣裝置僅需在上位機上輸入所需的取樣間隔時和等待時間，就可由實現(xiàn)自動取樣。從而減少人員投入，改善操作環(huán)境，提高取樣效率，確保及時管控礦石品質，得到生產管理部門的高度認可，也得到政府環(huán)保部門的高度肯定。