国产激光用于控制熔融铝液液位

马良学 屈元旺

烟台南山铝业新材料有限公司 山东烟台 265713

随着社会不断进步，车间设备使用年限增加，原装进口备件达到使用寿命后，需要进行定期维护保养或者更换，在采购备件问题上，备件价格以及采购周期，以及备件本身的技术资料方面都严重制约着设备的维修成本以及使用寿命，加快备件国产化进度，积极寻找国产化厂家是社会进步的必然[1]。

1 国产耐温性能确认

保温炉出铝口激光传感器长期处于高温环境中运行，靠压缩空气冷却控制信号线以及激光头，激光头和控制电缆有被高温烤化的风险，原因为温度过高或者压缩空气量过小时，不能及时提供冷却效果，激光会被烤化，影响自动化生产过程。

进口激光传感器的耐高温性比国产性能好，但是通过压缩空气以及冷凝管的制冷可以克服这个难题，在压缩空气入口增加冷凝管，可以降低吹入压缩空气的温度，在压缩空气风量不足或者温度过高时增加冷却效果，保护激光，避免因高温而导致损坏。最终国产产品可以完全替换原进口与产品[2]。

2 安装位置、安全改进

原设计安装位置低，距离流槽位置近，有高温烤坏风险大，且位置不可调整。

铸造过程中因激光原因导致液位不稳定而产生漏铝跑铝，造成安全事故，则损失会无限放大；如因液位不准而造成铸造失败，每失败一炉造成经济损失也是非常大的。

为了提高铸造过程中液位的稳定性，对激光进行分析研究，确认国产激光可以完全代替原有进口备件，且可以通过自带程序软件自动设置安装位置，同时重新设计支架，对其高度适当增高，有利于避免降低环境高温，以免造成烤坏激光的风险。具体安装位置及改造前后对比效果见下图：

3 调试过程、程序修改

激光液位计采用相位比较原理进行测量。激光传感器发射不同频率的可见激光束，接收从被测物返回的散射激光，将接收到的激光信号与参考信号进行比较，后用微处理器计算出相应偏移所对应的物体间距离；最终将高度信号通过RS232数据接口变换为4-20mA信号传送到PLC控制系统，形成最终在人机界面上显示，并参与控制液压系统工作，用以维持液位保持一定的高度，满足工艺需求。该控制属于闭环控制，通过液压系统对保温炉起升角度的控制实现自动控制液位高度。

国产激光精度都可以达到mm级，应用到高温熔融铝液液位检测控制技术中后，国产激光根据调试软件调试好零点，以及4-20mA信号对应的高度值，改制跟实际高度对比一致，但是传到上位机时无法显示零点，总是存在一定的偏差，现场技术人员进一步检查原PLC程序中，发现原程序存在针对进口激光的零点进行了漂移设置，针对实际情况现场技术人员作了修改如下：

在自动控制程序中，将该漂移值修改后，实际测试数值，离线调试数值，与上位机电脑显示数值一致且稳定。克服了无法显示零点带来的困惑，使铸造过程中能更直观的显示液位值，消除了生产操作人员的疑虑。避免了因为液位显示值与实际值不一致带来的对工艺要求，生产质量的困扰[3]。国产激光成功运用到自动化控制系统中，用于实时测量高温熔融铝液液位，并保持稳定运行状态。