關(guān)鍵詞：可編程自動化控制器 鋁電解 槽控機(jī)
Abstract：This article introduced GE Fanuc RX3i PAC in the application of control system for tanks. And has carried on the design to its hardware electric circuit, corresponds the realization question to between PAC and between PAC and the computer，as well as the configuration software should serve as the brief introduction in the luminum electrolysis technology.
Key words：Programmable Automation Controllers, Aluminum electrolysis, Control system for tanks
1 前言
鋁電解模糊控制系統(tǒng)是在大量長期工業(yè)實(shí)踐應(yīng)用基礎(chǔ)上，結(jié)合控制技術(shù)與計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，吸收國內(nèi)外同類產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)，總結(jié)生產(chǎn)、應(yīng)用中的經(jīng)驗(yàn)，研制成功的新型鋁電解模糊控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用分布式控制方式。主機(jī)(上位機(jī))采用Pentium系列或以上工控機(jī)，應(yīng)用軟件在NT系統(tǒng)下開發(fā)，設(shè)計的語音報警、報表管理、系統(tǒng)監(jiān)控等軟件程序，能實(shí)時顯示電解槽工作電壓，電解系列電流，槽電阻等曲線，自動統(tǒng)計班報、日報、周報、月報、效應(yīng)等，并可隨時打印；自動語音廣播電解槽效應(yīng)，電壓異常等工作狀況，實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)工作狀態(tài)。鋁電解模糊控制機(jī)(下位機(jī)即槽控機(jī))，以RX3i PLC作為微控制器，實(shí)時采集槽電壓，電解系列電流，輸出各種控制動作；實(shí)時顯示電解槽各種狀態(tài)，槽控機(jī)控制狀態(tài)，具有顯示信息量大、清晰、易操作等優(yōu)點(diǎn)。槽控機(jī)在主控制部分，設(shè)置光電隔保護(hù)，有效防止外界信號對控制核心的影響,提高工作可靠性。槽控機(jī)設(shè)計硬件電路簡潔，維護(hù)更加容易。槽控機(jī)的工作狀態(tài)，可由主機(jī)授權(quán)，有利于電解生產(chǎn)的操作管理。鋁電解模糊控制系統(tǒng)具有在線故障自檢功能，運(yùn)行中出現(xiàn)的故障在上位機(jī)、槽控機(jī)均能提醒，顯示，使維護(hù)人員能盡快檢測故障，迅速維修[1> 。
1.硬件系統(tǒng)組成
1.1 布式控制硬件結(jié)構(gòu)框圖
該控制系統(tǒng)采用DDC（直接數(shù)字控制）、SCC（過程監(jiān)控）兩級分布式控制方案，原理圖見圖1.1。每臺槽控箱控制1臺電解槽，同時每臺槽控箱都有獨(dú)立的PLC作為主控制器，負(fù)責(zé)對系列電流、槽電壓和各種開關(guān)量輸入信號的采集，數(shù)據(jù)解析，模糊推理，判斷槽中氧化鋁濃度，并通過調(diào)節(jié)下料時間間隔以及極距，達(dá)到電解槽內(nèi)物料平衡和熱量平衡。
過程監(jiān)控級通過RS-422通信總線與槽控箱中的PLC通信，從中獲取相關(guān)信息，通過對信息的加工、處理，實(shí)現(xiàn)槽況診斷，從而實(shí)現(xiàn)對DDC級的參數(shù)修改、優(yōu)化，同時也為人工操作和維護(hù)決策提供可靠的依據(jù)。
多區(qū)域的SCC均可連接起來，構(gòu)成一局域網(wǎng)，在原有二級基礎(chǔ)上擴(kuò)展一級MIS（管理信息系統(tǒng)）級，并實(shí)現(xiàn)與全廠計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)網(wǎng)，便于領(lǐng)導(dǎo)決策[2>[3> 。
2 槽控機(jī)工作原理
槽控機(jī)分為邏輯部分和低壓電器部分上下箱體，該機(jī)CPU采用GE Fanuc RX3i PLC，通訊板采用CAN工業(yè)現(xiàn)場通訊總線智能通訊板，每臺槽控機(jī)通過低壓電器部分的輸出驅(qū)動電解 槽上的電磁閥、電機(jī)、效應(yīng)燈、效應(yīng)鈴?fù)瓿上鄳?yīng)控制動作，電解槽與PLC之間連接圖如圖2.1。槽控機(jī)控制軟件用Turbo C2.0語言開發(fā)，代碼分離、實(shí)時多任務(wù)運(yùn)行方式，運(yùn)行速度快、響應(yīng)即時，同時具有數(shù)據(jù)掉電保護(hù)和“看門狗”功能，PLC的I/O簡圖如圖2.2。
主要控制模塊及功能的開發(fā)：
* 數(shù)據(jù)采集
* 自動打殼下料控制主要完成定時加料過程(打殼—下料—沖料/反吹)
* 槽電阻波動控制
* 氧化鋁濃度模糊控制
* 陽極效應(yīng)預(yù)報和效應(yīng)控制
* 陽極效應(yīng)報警和熄滅陽極效應(yīng)一旦發(fā)生，槽控機(jī)即發(fā)聲光報警，并進(jìn)人熄滅陽極效應(yīng)的過程。
* 出鋁控制過程
圖 2.2 I/O 簡圖
3 組態(tài)軟件的設(shè)計
組態(tài)軟件Monitor and Control Generated System(M0GS)是一套基于Windows平臺，用于快速構(gòu)造和生成上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)。它提供了從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)處理、流程控制、動畫顯示、報表輸出等解決實(shí)際工程問題的完整方案和開發(fā)平臺[4> 。
利用PLC和組態(tài)軟件這兩種技術(shù)平臺進(jìn)行開發(fā)研究 ，能跟蹤當(dāng)代技術(shù)發(fā)展的潮流，應(yīng)用目前先進(jìn)的微電子技術(shù)，能使電力供電的每一項(xiàng)典型裝置，在新的技術(shù)支持下得以實(shí)現(xiàn)。并為電力系統(tǒng)其他裝置的更新?lián)Q代，創(chuàng)造出新的領(lǐng)域。MCGS是一項(xiàng)新的技術(shù)手段。普通工程人員經(jīng)過短時間的培訓(xùn)就能正確掌握，快速完成所需的工程項(xiàng)目。使其能集中精力解決工程本身的問題，而不需要太多了解計算機(jī)系統(tǒng)復(fù)雜的軟、硬件問題，降低了開發(fā)難度。
① 工作界面設(shè)計
組態(tài)(Configuration)的意思就是模塊任意組合，其界面由電氣運(yùn)行主接線圖、報表數(shù)據(jù)、運(yùn)行曲線、報警系統(tǒng)、安全機(jī)制5大部分組成。
A 電氣運(yùn)行主接線圖。將各電氣設(shè)備按主接線方式通過動畫的形式仿真模擬出來，其中包括了時實(shí)的電流、電壓、有功功率、無功功率電氣量的顯示。
B 數(shù)據(jù)報表。數(shù)據(jù)是系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的體現(xiàn)，通過組態(tài)軟件作出實(shí)時數(shù)據(jù)報表和歷史數(shù)據(jù)報表，給運(yùn)行人員提供分析和提示系統(tǒng)運(yùn)行情況的數(shù)據(jù)。
C 運(yùn)行曲線。根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的情況，通過組態(tài)軟件作出實(shí)時運(yùn)行曲線和歷史運(yùn)行曲線。讓運(yùn)行人員清晰地看到系統(tǒng)運(yùn)行發(fā)展趨勢。
D 運(yùn)行操作界面還設(shè)置了保護(hù)報警系統(tǒng)，一旦運(yùn)行系統(tǒng)保護(hù)動作，報警系統(tǒng)發(fā)出顯示信號和音響信號。
E 安全機(jī)制。通過組態(tài)軟件作出的安全機(jī)制控制了各種級別人員操作權(quán)、控制權(quán)和訪問權(quán)。
② 組態(tài)與PLC通訊
組態(tài)軟件提供了大量的工控領(lǐng)域常用設(shè)備驅(qū)動程序的接口，首先進(jìn)入設(shè)備窗口，設(shè)定串口通訊父設(shè)備，再選定PLC種類。調(diào)出設(shè)備屬性窗口，設(shè)置PLC與監(jiān)控系統(tǒng)的時實(shí)數(shù)據(jù)連接通道。就可使界面與PLC設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。不需要了解計算機(jī)和I/O設(shè)備的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，編寫單獨(dú)的接口程序，因此降低了系統(tǒng)設(shè)計的難度，簡化了系統(tǒng)設(shè)計過程。
4 結(jié)束語
基于PLC的槽控機(jī)設(shè)計極大地提高了鋁電解自動控制的水平，尤其是GE Fanuc的RX3i PAC在槽控機(jī)中的使用，因其CPU運(yùn)行速度快，存儲容量大的特點(diǎn)，根據(jù)效應(yīng)的自動決策和管理，減少了因人工干預(yù)帶來的盲目性，提高了控制精度和準(zhǔn)確性。
參考文獻(xiàn)：
[1> 伍德輝 大中型預(yù)焙槽鋁電解自動控制系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用 制造業(yè)自動化 2002年9月第24卷
[2> 陳友泉 樊立魯 預(yù)焙電解槽智能控制系統(tǒng) 電氣傳動 2002 年第 6 期
[3> 李康勇 GE micro PLC 在鋁電解槽控制中的應(yīng)用 微計算機(jī)信息 2001.1 P7-8
[4> 周美蘭 周封 王岳宇 PLC 電氣控制與組態(tài)設(shè)計 科學(xué)出版社 2003 年 5 月第一版
（轉(zhuǎn)載）
