一种新型取样装置及其控制系统

2020-04-16向平

商品与质量 2020年2期

向平

金东纸业（江苏）股份有限公司江苏镇江 212000

矿石经过超细研磨，加工成C98/C95/C65粒径的重质碳酸钙，应用在造纸工艺中。矿石的品质影响纸张的白度，劣质矿石与优质矿石价格也是天壤之别。品质管控必须对矿石合理取样，因矿石堆放及运转环境恶劣，给人工手动带来很大的难度，同时人工取样选择性强。为了克服人工取样的不足，结合现场，笔者结合现场的位置，在矿石输送皮带的下料口，设计一套全自动随机取样装置，根据生产管理需求，开发了灵活的人机接口及自动控制程序，从而减少人员劳动强度，随机抽检矿石品质，方便品质管理[1]。

此自动取样装置，包括取样装置、驱动装置、自动控制系统。取样装置由取样槽、轨道组成；驱动装置由气动电磁阀、气缸等组成；自动控制系统有PLC、上位机及相应的人机接口程序和逻辑控制程序。

1 材料与方法

取样装置（见取样装置图）：取样装置主体部分包含取样槽1、滑动轨道2、样品收集容器3、软质取样刃6、取样容器3组成，取样槽1是通过钢板焊接，软质取样刃可以由橡胶等软质材料制成，固定在取样槽1的上端，以避免取样槽1与传送带5直接接触产生磨损或引发故障。取样槽1安装在滑动轨道2之上，取样容器3设置于取样槽的下方，取样装置安装在矿石输送皮带5的下料口，输送皮带上的矿石，落入取样槽后，通过取样口7，自动落入取样容器，用于化验矿石品质。取样槽尾端为喇叭形，且取样槽靠近取样口一端的开口的宽度小于等于取样口的直径。自动取样装置与地面保持30°-70°，确保矿石能滑落至收料口。取样装置本体部分外围加装密封仓，减少粉尘飞扬造成的环境污染。

取样装置图

2 驱动部件及驱动机构

是由双动标准气缸（取样装置图4）、气动电磁阀及配套气动回路组成，行程气缸4的活塞杆与取样槽1相连，气动电磁阀控制气缸伸缩，从而带动取样槽1往返运动。气动电磁阀采用二位五通单控阀，P口与工厂压缩空气气源连接，两个A/B口与双作用气缸的进、出气口连接，电磁阀线圈电压等级一般采用DC24V或AC220V，本案采用DC24V，与PLC Output模块输出信号电压等级相符，工厂压缩空气气压为5-6bar。

2.1 自动控制系统

是有 PLC（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）I/O（Input/Output）模块及OS（operation system）组成，为了节省制造成本，本案控制逻辑程序及人机接口程序开发在原矿石转运控制系统中进行，原系统是AB-SLC500系列PLC处理器，OS是ROCKWEL RSVIEW32软件编写的人机界面，处理器与OS是通过DH+协议进行通讯，在OS上开发“取样装置操纵设置及监控”窗口，操纵设置包括每次取样的时间、等待时间（即相邻两次取样之间的间隔时间），监控信息包括取样装置的位置限位信号、报错信息；在PLC处理器中开发取样装置控制逻辑程序，即控制系统根据OS的设定参数，经过PLC CPU逻辑处理，再通过PLC输出信号（output），控制电磁阀动作，行程气缸两端装有两个磁性感应开关，开关的信号接入PLC输入模块（input），用于反馈取样装置的动作情况，当控制气缸的信号发出后，0.5秒没能收到相应的位置反馈信号，在OS上就会出现报错信息及触发“Horn”功能，发出警报声响，以便及时提醒检修处理[2]。

2.2 具体实现

通过OS上预先设定每次取样的时间、等待时间，例如，在本实施例中，设定取样时间为2秒，等待时间为60秒，也可以根据生产管理需求灵活设置取样时间和等待时间，例如设定取样时间为3秒、5秒；设定等待时间为90秒、120秒。在矿石输送传送带运转时，自动取样装置控制功能激活，控制器程序开始计算等待时间，当等待时间达到预设时间60S后，控制器通过Output模块发出DC24V电信号控制气动电磁阀吸合，压缩空气通过电磁阀进入气缸前腔，气缸活塞杆收缩，推动取样槽靠近矿石输送传送带，这时输送传送带上的矿石落至取样槽，当设定的取样时间2S达到后，控制器控制电磁阀的信号失电，气动电磁阀自动复位，压缩空气进入气缸后腔，气缸活塞杆伸出，驱动取样槽回至home位置，并进入等待时间，在取样槽回程过程中，矿石样品滑落至取样容器。自动取样装置循环上述步骤，重复进行取样工作[3]。