本文的主要内容是关于自动化移动式配料系统在山东省某机械厂石墨电极生产中的应用情况.

随着电炉炼钢工艺的进步，国内外市场对高功率、超高功率石墨电极的需求也日趋增长，炭素行业为适应市场的需要，必须加大对高功率、超高功率石墨电极的开发与生产，这就对生产设备提出了更高的要求。中碎配料作为石墨电极生产的重要环节之一，对石墨电极生产及质量起着至关重要的作用，传统的手动或半自动配料控制，工艺操作复杂，工人劳动强度大，而且生产环境恶劣，配料精度难以保证，已经不能适应现代化生产的需要。

针对上述状况，山东生建机械厂在1994年的技术改造中，对中碎配料车间作了一系列的改进。对上料、破碎、筛分、磨粉，采用PLC集中控制；对配料则采取了全封闭的移动式自动配料工艺等。这些工艺的采用使得操作简便、快捷，车间环境从根本上得到改善，产品质量明显提高，自1996年11月投入使用以来，一直安全正常地运行，取得了较高的经济效益和社会效益。本文将着重对两个系统的自动化配；配料控制作以简要介绍。

1　自动化中碎筛分、磨粉系统的集中控制
中碎车间由于原料粒度分级的需要，往往将原料破碎后，经筛分分配至各配料仓。山东生建机械厂中碎车间高度为40m，近百个操作点分布在7个楼层，如果采用手动控制，必然会造成人员的增加和劳动强度的加大，也不可能避免由于上下联络不便或者误操作而造成的事故，针对这种状况，决定使用PLC可编程序控制器进行集中控制。

1.1　系统构成
本系统可分为中央控制和现场设备两部分。

1.1.1　中央控制室中央控制室用于对整个生产车间进行集中控制，由下列两个部分组成：

（1）PLC机柜

PLC机柜上安装PLC控制器及输出中间继电器，PLC控制规模约670I/O点，主要完成：
①生产工艺通道选择；
②联锁起停工艺设备、收尘设备；
③监视生产运行情况；
④监视各料仓的料位及高低料位报警；
⑤监视各生产配料设备的故障及报警。

（2)模拟控制屏

模拟控制屏上部立面绘有生产工艺流程模拟图，装有设备运行指示灯、各种报警指示灯、指示仪表等，它接收PLC的信号以显示现场的生产情况。下部为操作部分，安装着各种选择开关，各种起停按钮及试验按钮。

1.1.2　现场部分
现场部分主要为现场设备以及用以控制现场设备的集中低压配电屏，低压屏为GCK抽屉式配电屏，这种配电屏运行可靠、检修方便，一旦发现故障可立即更换备用抽屉，不会因维修而影响生产。

1.2　配料工艺流程简述

原料运来后，根据原料种类选择上料系统通道，然后启动上料设备将原料盛放在石油焦贮料仓或针状焦贮料仓。根据生产需要，选择破碎筛分通道，石油焦（或针状焦）经破碎筛分后进入石油焦料仓（针状焦料仓）。同样，磨粉系统也可选择通道，将石油焦粉和针状焦粉分别放置。分别存放的工艺配置方式，不仅避免了由普通功率电极转产高功率、超高功率石墨电极时必须倒空料仓的麻烦，而且可以不必停产转换，可同时生产普通功率石墨电极或超高功率石墨电极，更重要的是，大大方便了生产高功率石墨电极时使用混合配方的配料，为实现配料完全自动化创造了条件。

1.3　配料系统运行总结

（1）系统运行可靠，故障率低。自投入运行近两年来，基本没出现因配料控制系统故障而造成的停产，保障了生产的顺利进行。
（2）检修维护方便。尤其是需要改变控制方案时，不用改变硬件接线，只需修改PLC软件即可。省时省力，极为方便。
（3）操作集中，监控方便。PLC主机面板及模拟屏均可显示现场设备的运行状态及故障信息，一旦发生故障，操作人员可方便、快捷地判断现场的故障设备及故障原因，有利于分析、排除故障，尽快恢复生产。

2　全自动移动式配料
配料的准确性是石墨电极生产的关键，直接影响石墨电极质量。手工或半自动配料工艺，不仅生产环境恶劣，而且配料精度难以保证。因此，在本次技改中，我们使用了全自动、移动式配料工艺。

2.1　系统构成及工艺原理

移动式全自动配料系统分为中央控制系统和现场被控设备两部分。现场14只料仓存放着各种颗粒料及粉状料。料仓下面是用以完成给料动作的电磁振动给料机或螺旋喂料机，给料设备送出的物料经集散口进入配料小车。配料小车配备粒子料和粉子料两只料斗，每个料斗装有3只压力传感器，传感器将检测信号送至中央控制室PR1592/00配料控制器，配料控制器将接收到信号与预先设定的数值进行比较，决定加料动作并发出指令给PLC中央控制器，PLC中央控制器根据这些指令操纵现场给料设备和配料小车完成配料任务。全部配料完成后，PR1592/00打印配料数据，同时发出卸料信息，PLC操纵小车至卸料点，根据PR1592/00的信息卸料。卸料结束后，返回起始点开始下一次配料。
2.2　主要设备选择
（1）PR1592/00电子配料控制
根据石墨电极生产多规格、多品种，配方差异较大特点，选用了国内生产的PR1592/00电子控制配料器，该配料控制器能贮存多种配方并且有粗细加料，无流量报警和过冲量调整等功能。其主要参数如下：
线性误差：±0.05％;
最大净输入信号：2.4～24mV；
激励源：防短路型DC12V，输出电流≤120mA；
分度数：4000d；
控制物料种数：5种
（2）根据配料工艺选用了移动配料小车，采用双料斗分别进行粒子料与粉子料的称重，称重各由3只压力传感器完成，传感器选用BLR－24型。因为PR1592/00配料控制器对所配用传感器采用并联供给桥压方式，其电压值为12V，最大输出电流为120mA，所以传感器的输入阻抗也必须满足这一要求即：

（n×U）/R≤120mA

其中：R为传感器内阻；n为选用传感器只数；U为电压。BLR－24输入阻抗R为350Ω，经计算（3×12）/350＜120mA,符合仪器要求。
（3）由于PR1592/00配料控制器外控接点少而系统控制点数较多，所以辅助以小型PLC可编程序控制器以实现定位、对接、除尘、配料、行进、卸料、返回等控制过程。
2.3　系统调试
系统调试分为两个阶段，首先将PR1592/00配料控制器进行初始化和格式化数据输入，即在配料控制器的面板上输入时间、工作状态、满量程值、报警方式、粗细加料、物料表、配方、打印功能等。并将移动式配料小车的前进、对位等程序梯形图输入PLC可编程序控制器，然后模拟加料形式进行系统动作测试，修正逻辑错误。在这一过程中也要对系统外围设备进行调整，排除一切影响系统正常功能的因素。上述工作结束后进行负荷调试，主要是根据工艺精度要求与物料的流动性能。对各种物料的加料过程进行控制，调整粗细加料在整个加料过程的比例，并针对其流动性进行过冲量调整，需要说明的是配料控制器的过冲量功能是保证系统配料精度的关键，因为每次停止给料设备后，从其出口落到配料料斗的多余量时总会造成多配甚至超过精度允差，配料控制器根据实际流动情况修改过冲量，提前停止给料设备，从而很精确地控制配料的精度。

2.4　自动配料使用效果

（1）移动式配料系统克服了固定式因工艺线长造成的输送困难、误差大，避免了因固定配料系统设备复杂带来的事故隐患，提高了系统运行可靠性，节约了设备费用。
（2）采用全封闭结构，大大改善了劳动环境。
（3）自动化控制和电子称的应用，使配料精度得到保证，表1为任意抽取的一次配料数据。从表1中可以看出，每种物料误差都在1％以内，总重量误差仅为0.4％，已经达到了比较高的精度。

集中控制和全自动移动式配料系统在我厂运行近两年，不仅使劳动环境明显改善，车间劳动强度大大降低，而且电极产品的质量显著提高（见表2、3）。从表中可以看出，中碎车间投入运行以来，电极生产各项指标均有不同程度的提高，已达到国内较好水平。

3　结束语

自动化中碎配料车间自1996年11月投入使用以来，一直安全正常准确地运行。自动化的应用，简化了工艺操作，改善了劳动环境，提高了配料精度和产品质量，提高了生产管理水平，推进了配料技术进步，值得推广应用。

作者：许传德

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