槽控机控制技术在铝电解生产中的应用研究

2019-02-10马永田

世界有色金属 2019年10期

马永田

（中国铝业股份有限公司连城分公司，甘肃永登 730335）

铝电解是一个多样性的生产过程，常会面临强磁场、环境恶劣、电解槽数目多、高粉尘、高能耗、劳动强度较大等困难。运用计算机自动控制技术，能够促进工厂双向效益的提升，即有效减少能源耗费和降低员工劳动强度、提升工厂生产率，促进企业的创新发展和生产过程中的管理等。近年来，大中型预焙创新槽构架的运用能够拓展电解槽的电流容量，变更槽内的熔体的磁流体动力学性征。另外，氧化铝浓相输送、点式下料、氟化盐自动加料相应技术的运用，以及自动化管理、机械化生产等方式的施行，使得相关创新型的控制体系、设备等方面的革新具备坚实的基础。

伴随我国电解铝技艺的不断革新，电流强度逐年增加，在400KA电解槽普遍化发展的同时，500KA电解槽也逐渐被运用，使得电解厂房中特定的磁场环境日益繁复化。当前国内的槽控机有基础性的两种类别，即控制箱和动力箱。其中，后者的构架较简单、内构中运用的电气元件也较普遍，其对槽控机有供电、输出和输入、相关硬件保护以及检测的效用。但是，槽控机的大多数故障问题都发生在该动力箱。其中，一系列问题故障常根源难究，更多处于“盲区”状态，譬如，某部分要件在运作现场呈无法正常应用的状态，但在实际测验过程中，却表现出良好的现象。

1 关于控制系统整体构架

该特定铝厂中，铝电解槽控制体系运用多级分布的内构，即上位机监控体系，以信息化数据为基础依据。另外，为了使厂内操作人员便利的运用技术、生产和管理过程中各类信息数据，对应的车间一级，其控制体系运用了总线互联的方式。

有机运用CAN总线协议，使得槽控机内部结构更多以CPU智能分布式网络构架的形式呈现。相对于以往“大板结构”槽控机的电路板数目，该形式使得槽控机的电路板数目可视性有所减少，槽控机中各电路板之间增加了进行信息、数据转换的连接线。

2 关于槽控机技术

槽控机由六大部分电路板构成，即主模块部分、采样部分、实际操作部分、液晶板部分、触摸开关板以及动力部分内的采集板。其中，前四部分都包含内构电路，譬如，微处理器、看门狗、可编程外围芯片以及CAN总线通信器件。其中，实际操作部分及采样部分，运用内部CAN总线来联结主模块部分。另外，内部控制网络是通过液晶板运用高速串行总线来联结主模块部分达成。而在具体的构成部分中，前四项模块部分的效用解析，如下文所示。

（1）主模块部分。该部分是槽控机的“中央处理器”，内含智能化的协同控制App。同时，该模块部分还拥有相应的特性或效用，譬如，接收到开关板的输入信号；能达成与上位机或者外部设备的信息、数据的交换等。

（2）采样部分。该部分是槽控机的“灵敏感官”，能实现对系列电流以及槽电压的采样环节。此外，还能对槽电阻进行一定的推算，以及针对信号滤波等进行预处理等。

（3）实际操作部分。该部分是槽控机的“执行四肢”。在项目实操过程中，可达成对动力单元的实际输入和输出的运作，譬如，对实际下料、阳极升降以及打壳等动作数据信号的输出。同时，还对其实际执行状况有具体检测、输入的作用。

（4）液晶显示模块部分。该部分是槽控机[1]数据输出的人与机的交互接口，能通过具象化图示和虚拟面板的形式来呈现在槽控机中，反映出各类别控制信息、数据。

而该模块在实际发生效用过程中[2]会出现数个微控制器的协同性实时运作，该方式具备以下三个方面的优势效用：①该模块运作过程中，微控制器更多运用嵌入式的技术模式，较大地提升了控制器的性能等。②该优良方式能优化处理实体控制器，解决构架简单与实际功用多样分布之间的矛盾问题，使得控制器适应于在高粉尘、高温以及强腐蚀性的外部状态下进行运作。在规避并行总线下的插板式控制器，接插点过多劣势的同时，还能缓和大板式控制器故障风险较为集中的弊端。③通过智能化部分间的互相检测效用[2]，可提升控制器的自诊能力。另外，网络化和模块化的构架也为后续软、硬件的拓展、优化等奠定了基础。

3 创新型电解系列运行中的完善

该铝厂基于350KA操控体系[3]对槽控机创设了以下功效，以便提升巡槽工作人员的槽体监测安全性及高效率等。

（1）显示面板上会实时通过两组大字符显示管显示电流以及槽电压。此外，面板中的七寸高分辨彩色液晶中，槽控机数据信号输出接口，可通过直观图示及虚拟面板方式显现相关控制信息。

（2）槽控机常有联机、自动、手动及纯手动四种实操方式。厂内实操人员的人为命令输入的实时接收，通过无触点触摸开关达成。另外大字符LED槽电压表的运用，利于实操过程中实时悉知对电压采样的偏差状况。

（3）机箱的设计，应禁止箱体等发生物理性形变，并且便于装载及后期维系养护等。

4 关于槽控机的维护

由于400KA的电解系列控制体系的集成度高于350KA的电解系列，在实际运作过程中有效降低了常规性的人员维检工作量。比如，有效规避了以往实际连线繁复、动力箱等故障排查难度大、运用电路板过多等劣势。针对该特定铝厂，具体对槽控机的常规性及周期性的维系与养护是必要的。具体方式如，对于常规性的机体维系与养护，可适时进行优化小组划分，高效分配给三位实操工作人员，其中两位协同配合共同作业，另外一位进行实时监控及管理。在工作项目施行之前，应确保小组内组员自身综合素养及专业技能水平达到应有的要求，若不达标，应对其进行培训，以确保相应环节工作的品质等[4]。