基于浓相的氧化铝粉末输送自动控制系统

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本设计取材于某大型电解铝冶炼企业氧化铝贮运及输送控制系统工程实例。铝电解的生产控制系统，主要由氧化铝输送及电解槽的控制两大部分组成。而氧化铝的自动输送控制系统-般包括由卸料站到车间 日用储槽、车间 日用储槽到各电解槽上料箱之间两大部分，其中前者为氧化铝粉的远距离输送控制，后者要求在输送过程中将氧化铝自动分配到各料箱中去。实现这两部分输送的自动化对于提高劳动生产率十分必要，并且意义重大。

1主要设备及工艺本系统设备主要由以下几部分组成：浓相输送控制系统由专门设计的浓相输送管道、压力容器 、压缩空气管路、各种阀、电控元件和自动控制设备等组成。同时采用模拟屏和中央控制室对整个输送工艺过程进行监控。

本设计要求的主要被控对象是压力容器(压力罐)和它周围需要控制的8个电磁阀 。它们作为-个整体构成了整个系统的被控对象，如图 1所示。其中，压力容器是原料输送的中转站，空气传送主要为压力容器提供风源，在本系统中有这种 10 m 的压力容器 1台、6 m。的压力容器 2台。

l 和2 电磁阀是进料阀，主要完成氧化铝粉末从上面的输送管路到压力容器内部的输送过程；3和4 电磁阀为排空阀，在打开进料阀之前，即向压力容器输送物料之前，需要打开3 和4 电磁阀，用以排尽压力容器内部的空气，减小内部压力，便于输送；5 电磁阀为平衡阀，通过它的气体可以向容器内部的氧化铝粉末施以-个向下的压力；6 电磁阀为输送阀；7 电磁阀为助吹阀，在输送管路被堵塞的时候，可以通过它的助吹作用来排堵；8 电磁阀为出料阀，氧化铝粉末通过它可以被输送到下-级的输送管路 。

图 1 被控 对象示意图2硬件设计2.1系统方案按照输送工艺要求，该系统共需处理输入开关量 DI36点、输出开关量 DO50点。系统由上位监控管理计算机，下位机PLC数据采集、控制、通讯计算机及现场电气控制三部分组成，整体组成收稿 日期：2013-04-29作者简介：张悦(1984-)，女，甘肃定西人，助教 ，主要研究方向为智能信号处理和模式识别。

2013年 9月 张悦：基于浓相的氧化铝粉末输送 自动控制系统 9- 个DH网链的分布式计算机控制系统 ∝制机选用可编程控制器 PLC-5/L40B。为了丰富系统的控制方案 ，使整个控制过程具有更高的灵活性，其中，上位机可以用分布式集散控制系统(DCS)代替，还可以由可编程控制器 PLC-5/L40B代替。所有PLC及工控机均作为各自独立的工作站连接在 DH网上，通过网络交换数据。这种控制方案的实现如图2所示：上位监控管理计算机 PC和下位机 PLC可以通过工业以太网交换数据并实现通信 ；下位机PLC和按钮、检测元件、指示机构和执行机构等之间可以通过现场总线完成数据交换和通信功能，料位检测元件和压力检测元件 将所检测到的料位和压力信号传送给PLC、通过按钮的动作将电机的启动、停止、过载和故障等信号同样可以传送给PLC，PLC根据相应的程序输出相关信号，比如：电机的启动、停止，过载报警，故障报警、电磁阀的打开、关闭等。

图2 控制方案原理2.2主电路设计根据工艺要求，控制风机的4台电机功率为15 kW，它们是三相鼠笼式异步电动机，规格为380VAC，从 N和L各引出-根线接24V的稳压电源，使电压降为24V，经过这个稳压电源以后，接 8个料位检测元件。遵循工艺要求，本设计中需要控制的风机数量决定了主控电机是4台三相鼠笼式异步电动机 ，如图3所示。

2.3 PLC可编程序控制器(PLC)是应用十分广泛的微机控制装置，是自动控制系统的关键设备。

在本设计中，选用了西门子公司出品的、现今应用最广泛的 s7-300系列大中型 PLC6]。

图3 主控电路图3软件及程序设计STEP7是用于 SIMATIC PLC组态和编程的基本软件包。使用 STEP7软件可以 s7-300进行编程。而且，能够简单方便地将 s7-300的全部功能加以利用。STEP7包含了 自动化项 目中的启动、实施到测试以及服务每-阶段所需要的全部功能。

10 甘肃广播电视大学学报 第23卷第 3期图 4 程序设计流程[