王智堂，丁心耿

引言

鋁電解多功能天車一般都工作在具有大電流、強磁場、高溫、多紛塵和具有腐蝕性氣體、HF濃密的惡劣環(huán)境，同時，由于天車重量大，運行時具有很大慣性，所以，采用的電氣元件必須具有很強的抗干擾性。為了防止發(fā)生撞壞故障，應(yīng)盡可能使用感應(yīng)式開關(guān)。由于霍爾開關(guān)具有無觸點、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高、能在各類惡劣環(huán)境下可靠工作等特點，可在電解生產(chǎn)設(shè)備上得到很好應(yīng)用，因此，本文以對位下料為例，對80020C霍爾開關(guān)的工作原理及控制過程進行了詳細闡述。

1 霍爾開關(guān)的工作原理

當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差，這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為：

U=KIB／d 　　(1)

式中，K為霍爾系數(shù)，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場(洛倫慈力Lorrentz)的磁感應(yīng)強度，d是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比。

霍爾開關(guān)屬于有源磁電轉(zhuǎn)換器件，它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用中的電信號，同時，又可滿足工業(yè)場合實際應(yīng)用中易操作和可靠性的要求。

霍爾開關(guān)具有無觸點、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點，其內(nèi)部用環(huán)氧樹脂封灌成一體化，所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠應(yīng)用于接近開關(guān)、壓力開關(guān)、里程表等方面，是一種新型的電器配件。其內(nèi)部原理圖如圖1所示。

2 對料分析

鋁電解多功能天車一般都自帶料倉，在電解作業(yè)更換陽極或電解槽邊部加工完畢后添加保溫料。但料倉可通過新鮮氧化鋁來自凈化供料系統(tǒng)，所以在電解車間每個通道廠房頂部都設(shè)計有對料口，當天車料倉孔需要對料時，必須將天車開到就近的對料口先對好位，再啟動凈化該供料系統(tǒng)的風機，最后將氧化鋁輸送到天車料倉。某公司的這個工藝過程原來采用人工控制，存在料倉滿關(guān)閉不及時、對位不準、氧化鋁散落滿地而造成了浪費等缺陷，本方案采用霍爾開關(guān)實現(xiàn)自動對料的工藝過程，充分體現(xiàn)出其先進性、優(yōu)越性和合理性。

多功能天車主小車頂部的罐體為料倉。原來的對料系統(tǒng)采用人工來控制，這樣，當多功能天車需要對料時，就將天車開到就近的對料口處。先將大車對好位，再將承載料倉的主小車開到對料口正下方，手動將對料防塵罩放下對準料倉下料口，然后手動啟動凈化系統(tǒng)供料風機，以將氧化鋁通過風動溜槽輸送到天車料倉，等料倉滿指示燈亮后，關(guān)閉供料風機以完成整個對料過程。由于這個對料過程具有人為因素，因此存在料兌滿后冒料、額外增加工人的勞動強度及自動化程度低等諸多缺陷，所以很有必要設(shè)計一套自動兌料控制系統(tǒng)。

3 自動對料控制線路設(shè)計

本設(shè)計選用的雙輸80020C型霍爾開關(guān)的電壓為直流5～24 V，檢測距離為8～12 mm。圖2所示是該天車自動對料系統(tǒng)的PIC控制原理圖。本設(shè)計采用霍爾開關(guān)作為天車對料系統(tǒng)與凈化供料系統(tǒng)的聯(lián)系紐帶。圖3所示是該天車對位部分的控制系統(tǒng)梯形圖，當大車兩端限位XK1、XK2和小車限位XK3對好位后，電磁鐵DT得電，對應(yīng)的凈化供料部分的霍爾開關(guān)HK常開點閉合，從而使中間繼電器JD吸合。XD1、XD2、XD3指示燈分別對應(yīng)天車對好位、高料位、低料位指示燈。

當天車對好位并通過電磁鐵和霍爾開關(guān)給凈化供料控制系統(tǒng)信號后，系統(tǒng)會給天車對料凈化供料部分的PLC一個輸出信號。該系統(tǒng)中的PLC控制和凈化供料部分梯形圖分別如圖4和5所示，系統(tǒng)運行時，首先防塵罩電磁閥DQ得電降下，待延時30 s后，中間繼電器JD吸合，風機電動機接觸器KM得電并使供料風機啟動以開始供料。而當天車料倉高料位到達時，電磁鐵斷電失磁，霍爾開關(guān)斷開，中間繼電器JD失電，風機停機，供料停止。與此同時。PLC延時給防塵罩通電30s，待溜槽中的余料全部流進天車料倉時，防塵罩升起。然后將天車移走，對料過程結(jié)束。