周嘉照
吉利百矿集团有限公司田阳铝厂 广西百色 533000
摘要：在我国工业技术不断进步的今天，铝电解生产技术也得到了发展，以往的自焙槽逐渐被多点进电大型预焙槽取代，并且自动化程度不断提升，不仅为企业带来了巨大的经济效益，还减少了污染物的排放。在铝电解生产加工中，铝电解多功能天车是关键设备，可以在高温、大电流、强磁场和多粉尘的环境下运行。本文从PLC控制系统的构成入手，讨论PLC系统的程序编写说明，阐述铝电解多功能天车的电气控制系统调试过程，最后提出天车电气系统存在的问题及调试方法，希望对相关研究带来帮助。
关键词：铝电解多功能天车；电气系统；调试
电解铝期间使用多功能天车能够适应高温、强磁场、大电流的作业环境，满足铝电解生产期间换阳极、抬母线等作业需要，还能够确保电解槽安装。此外，电解铝多功能天车的整体结构性质良好，集合了机械功能、液压功能和电气功能，可以保证电解铝生产效率，降低人工投入和生产成本，所以该设备在实际生产中利用十分广泛。
一、案例分析
某电解铝生产企业主要使用400KA大型预焙电解槽，该企业共有两个电解车间，四台高位电解多功能电车，全部使用PLC控制系统以及交流变频器，能够满足自动化控制天之和需要，不过在运行过程中也会出现电气故障和天车失控。为解决以上问题，该企业技术人员进行了技术改造，有效保证了生产效率[1]。
二、PLC控制系统的构成
在该企业电解铝天车当中，PLC系统为美国生产的SLC500系统，该系统包括主站和从站，其中主站设置在主粮AI柜内部，从站设置在工具车A4柜内部，使用通信电缆和DH连接主站与从站，并且主站SN扫描模块和从站ABS相互通信。
三、PLC系统的程序编写说明
其一，主接触器控制回路。PLC系统的主接触器控制回路包括漏电故障装置、钥匙开关、程序紧急停止、线路急停，其中主接触器只有钥匙开关控制才能保持正常运行，所以钥匙开关是控制机车的关键；其二，限位保护。为了确保系统正常运行，当升降机构运行到上限位或者下限位机构处于停止运转状态，上限位断开控制回路，之后接触器停止送电造成断电出现，发动机随即停止运行；其三，规定位置的保护。对于铝电解多功能机组来说，每个操作需要多个动作共同进行，并且不同的动作顺序较为固定，只有前一个动作完成才能进行下一个动作；其四，零位保护在主电路通电后操作手柄位置，如果不在零位构件无法运行，设置零位保护机构保证不会出现突然操作；其五，联锁保护。在两种操作处于固定状态下，其中的关联机构只能进行单一操作程序，只有料管处于固定位置才能上升或者旋转，多功能机组加料操作期间大车与工具小车都不能运行；其六，指示灯回路。司机室控制操作位于主量下方，难以分析主梁上方设备运行各种情况，为了让机手能够全面掌握设备运行状态，需要使用机手进行操作控制。
四、铝电解多功能天车的电气控制系统调试过程
（一）调试前期准备环节
调试电气系统前期需要全面掌握电气原理图、电气总图、接线图以及相关文件，还要了解电气系统的操作原理，结合电气原理图检查和确认电气线路接线机型，对出现技术变更的位置详细记录，之后检查电气设备是否和电气原理图中的设定设备一致。
（二）控制回路送电
在通电前期的检查过程中，要求技术人员打开控制回路，前期检查电源电压和PLC系统、电源跳线，确保数值准确并处于稳定状态以及输入输出电压符合规定。在通电检查环节，首次测试PLC系统时由于SLC模块缺乏程序造成处理器不能进行组态操作，需要技术人员检查PLC供电指示灯，确保输入信号地址满足电气原理图需求，还要确保PLC主站和从站与笔记本电脑的通讯正常，之后输入编写程序[2]。
（三）程序调试
司机控制出铝小车档位检查控制回路的送电情况，在主回路送电期间需要对变频器的参数和数值设置，通过档位变换判断小车与电机运行是否有异常声音以及出铝小车的行走状态，进而判定行走速度能否满足工艺要求，之后操作人员继续观察出铝小车行走状态，确保完全达到工艺要求。
（四）整车的调试顺序
在整车调试过程中，需要先调试主接触器回路，之后测试固定吊观察铝沟升降状态，在操作料管的过程中需要检查司机室的回转情况，并测试空压机和气动系统，全面掌握大车行走运行情况，之后调试各个机构的连锁保护。
五、天车电气系统存在的问题及调试方法
（一）天车电气系统断线
由于从站电气系统在工具车A4柜内部安装，所以控制手柄以及信号指示灯都设置在司机室内部，需要利用多芯电缆达到控制效果，由于外界工作环境以及来回扭动造成的影响多芯电缆容易出现断线故障，当故障发生后PLC系统在工具A4斯柜内部，要求维修人员检修工具车确认手柄对应的PLC输入信号状态，之后回到司机控制室操作，整个流程工作效率偏低。在电缆断线后，由于电缆数量多，技术人员难以在诸多现栏中找出故障，必须全部排查。对于以上问题，可以重新改造天车电气系统，在使用SLC500系统的基础上增加从站数量，形成一个主站以及两个从站的系统，并且依然采用通信电缆和DH的传输模式，完成改造后电气控制系统从A4柜到司机室共有8根通信电缆，并且电缆的抗扭曲功能、抗拉伸能力都显著提升，最大程度减少电缆断线故障出现[3]。
（二）天车失控
在天车主站框架内部设置工具车、行走电机、变频器，随着工具车的行走，电缆滑车开始移动，电缆逐渐被拉直。当电缆突然折断司机室通信也会中断，导致PLC控制系统失灵，不过主站工具车行走电机依旧处于工作状态。而爆炸控制接触器处于断电状态，使得电机处于制动状态下发出异响，司机室手柄不能正常控制导致天车失控。为解决这一故障，需要在司机室内控制面板增加常闭触点按钮，并与控制主回路串联，可以和主电源接触器的控制回路硬件连锁改造，一旦PLC中断程序当中的保护以及控制按钮会失去起作用，操作人员可通过司机控制室中的急停按键切断天车主回路，由此避免天车失控，提升运行安全性[4]。
（三）司机室回转电气系统改造调试
该企业原有设备使用的工频为50赫兹，运行期间变频器对司机回转电机的正反转直接控制，不过电机运转期间电机加速时间较短，导致司机室启动处于不稳定状态，加之长期晃动导致司机室相关构件磨损严重，部分螺栓出现松动现象，容易导致操作人员出现疲劳现象，埋下安全隐患。为解决这一问题，该企业使用VLT5003型变频控制器，由此改善了电气系统、电机旋转频率，有效提升运行可靠性。此外，该系统可以配备接地故障短路过载等保护装置，在调试期间操作人员把电机工作频率从50赫兹下调到35赫兹，让司机室旋转速度下降，之后把启动加速时间设置成5秒，将停车方式设置为滑停方式，电机接收停车信号3秒后可确保电机平稳停止，由此减少电机抱闸磨损情况，让整个系统更加安全的运行[5]。
结束语：
综上所述，通过对该企业电气系统的改造和调试能够减少系统故障，通过在司机室内部控制手柄输入信号为检修人员解决故障问题提供便利，并且增加控制按钮后可以减少天车失控情况，证实系统改造具有实际价值。
参考文献：
[1]杜彩芳.铝电解多功能天车电气系统调试探析[J].当代化工研究，2020，22(13):39-40.
[2]宁宗藩.天车电气控制系统安装与调试分析[J].海峡科技与产业，2020，13(7):75-76，88.
[3]宁宗藩.PLC可编程控制器在天车电气控制系统的应用技术分析[J].科技风，2020，11(33):76-77.
[4]石玉刚.无人天车电气控制系统中的变频器选择与PLC通信[J].中国金属通报，2019，24(1):154，156.
[5]杨超鹏.PLC及变频器在冶金天车起升电气系统改造中的应用探讨[J].中国科技投资，2018，17(4):109.