專利名稱：電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)
本實(shí)用新型涉及鋁電解自控設(shè)備，尤其涉及一種電解鋁出鋁量自 動(dòng)控制與分析系統(tǒng)。
熔鹽電解法是目前世界上生產(chǎn)金屬鋁的主要方法。由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)
快速發(fā)展的需要，電解鋁產(chǎn)能和產(chǎn)量迅速增加，2000年我國(guó)電解鋁產(chǎn) 量?jī)H340萬噸，2006年已達(dá)到935萬噸，2007年達(dá)1200萬p屯。然而， 目前很多企業(yè)出鋁計(jì)劃、出鋁記錄等均需書面?zhèn)鬟f，生產(chǎn)效率低；出 鋁量由人工控制，實(shí)際出鋁誤差大，出鋁精度差；實(shí)際出鋁量由人工 記錄，容易出錯(cuò)，且受人為因素影響大，數(shù)據(jù)可能與每個(gè)電解槽的實(shí) 際出鋁量不符；不能自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表，需人工整理報(bào)表等，造成生 產(chǎn)效率低下。鋁電解自控對(duì)降低能耗、提高電效和降低成本起著重大 作用，按年產(chǎn)1200萬噸計(jì)算，生產(chǎn)效率每提高一個(gè)百分點(diǎn)產(chǎn)量提高12 萬噸，按每噸市場(chǎng)價(jià)1. 85萬元/噸計(jì)算，產(chǎn)值便提高22. 2億元。此外 還可以大大減少了人力成本，因此解決此類問題將具有顯著的經(jīng)濟(jì)效 益。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。


圖1是本實(shí)用新型電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)實(shí)施例的原 理框圖。 [具體實(shí)施方式
]
本實(shí)用新型電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)實(shí)施例如
圖1所 示。本系統(tǒng)主要由工程師站、交換機(jī)、串口通信服務(wù)器、固定通訊機(jī)、 移動(dòng)通訊機(jī)、槽位檢測(cè)儀、標(biāo)簽卡、天車稱重儀和出鋁量自動(dòng)控制裝 置構(gòu)成。
各主要部分的主要功能如下
1) 標(biāo)簽卡
標(biāo)簽卡的數(shù)量N與電解槽的數(shù)量相同，主要用于存儲(chǔ)電解槽編號(hào) 及其特征信息，該標(biāo)簽卡為無源免維護(hù)卡，它采用塑料薄膜封裝、自 帶粘貼膠層。標(biāo)簽卡固定在天車一側(cè)的導(dǎo)軌附近，沿天車行車的方向 排列，間距與電解槽的間距相同，當(dāng)天車經(jīng)過時(shí)槽位檢測(cè)儀自動(dòng)識(shí)別 并讀取其存儲(chǔ)內(nèi)容。
2) 槽位檢測(cè)儀(讀卡器)
它由讀寫器和天線兩部分組成，安裝在天車上位于標(biāo)簽卡的一側(cè)，用 以讀取標(biāo)簽卡的信息，并向工控機(jī)輸出讀取的數(shù)據(jù)。它通過RS485接 口和移動(dòng)通信才幾內(nèi)置嵌入式工控才幾相連，讀寫器每隔 一 定時(shí)間自動(dòng)向 外發(fā)射微波信號(hào)、讀取標(biāo)簽卡內(nèi)部信息，如果讀取成功，則通過RS485口向移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)輸出讀取結(jié)果。如果讀取失敗或是 非法標(biāo)簽(需驗(yàn)證時(shí))，則沒有輸出。
3) 天車稱重儀
它主要用于電解槽實(shí)際出鋁量的計(jì)量，并把計(jì)量結(jié)果通過RS485接口 實(shí)時(shí)傳送給移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)。
4) 出鋁量控制裝置
它和移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控;fe/L直接相連，內(nèi)置一臺(tái)西門子S7-200 PLC,它接受來自該工控機(jī)的命令，打開和關(guān)閉相應(yīng)電解槽對(duì)應(yīng)的電磁 閥， >卩人而控制虹吸出鋁過程的開始和結(jié)束。
5) 移動(dòng)通信機(jī)
它由天線、數(shù)字電臺(tái)組成的無線收發(fā)裝置和嵌入式工控機(jī)組成 嵌入式工控機(jī)是該系統(tǒng)的心臟，它負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和運(yùn)行， 具體功能如下
存儲(chǔ)生產(chǎn)計(jì)劃或按照工程師站所傳達(dá)的生產(chǎn)計(jì)劃即電解槽的額定出鋁 量進(jìn)行監(jiān)控和釆集每個(gè)電解槽的出鋁過程。
接收來自槽位檢測(cè)儀的電解槽槽號(hào)。
接收天車稱重儀傳送的電解槽出鋁量的實(shí)時(shí)信息，計(jì)算出單位時(shí)間出 鋁量以及額定出鋁量和實(shí)際出鋁量的差值，從而計(jì)算出達(dá)到額定出鋁 量需要的時(shí)間，然后及時(shí)關(guān)閉虹吸系統(tǒng)，保證額定出鋁量和實(shí)際出鋁 量一致。
向出鋁量控制系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)命令，打開和關(guān)閉相應(yīng)電解槽對(duì)應(yīng)的電磁閥，從而控制虹吸出鋁過程的開始和結(jié)束。
把取得的各種數(shù)據(jù)通過電臺(tái)及時(shí)傳送給工程師站和串口通信服務(wù)器， 并自動(dòng)生成報(bào)表供用戶打印和查看。
數(shù)字電臺(tái)主要用于工程師站、串口通信服務(wù)器和移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入 式工控機(jī)的通信。
6) 固定通信才幾
固定通信機(jī)主要用于把來自移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)的信息傳送 給串口通信服務(wù)器和工程師站。
7) 串口通信服務(wù)器
串口通信服務(wù)器主要用于和移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)進(jìn)行通信， 它把來自移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和處理并生成 生產(chǎn)報(bào)表，供用戶查看和打印，并把數(shù)據(jù)傳送給工程師站。
8) 工程師站
工程師站通過以太網(wǎng)同服務(wù)器連接，主要用于遠(yuǎn)程監(jiān)控出鋁過程，并 能向移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃即電解槽的額定出鋁 量，使之按照該計(jì)劃對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)調(diào)控制。
本系統(tǒng)工作原理如下
1)標(biāo)簽卡存有電解槽編號(hào)及其特征信息，它被安裝在電解槽對(duì)應(yīng)的天 車導(dǎo)軌附近，移動(dòng)通訊機(jī)、槽位檢測(cè)儀和天車稱重儀被固定在天車上， 當(dāng)天車經(jīng)過時(shí)槽位檢測(cè)儀能自動(dòng)識(shí)別標(biāo)簽卡并讀取其存儲(chǔ)內(nèi)容，移動(dòng) 通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)通過槽位檢測(cè)儀取得電解槽編號(hào)，然后工控機(jī)按照預(yù)選存儲(chǔ)的或由工程師站發(fā)送過來該電解槽額定出鋁量控制出 鋁量控制裝置完成出鋁過程控制和信息采集。在此過程中，天車稱重 儀不斷向工控機(jī)傳送電解槽出鋁量的實(shí)時(shí)信息，工控機(jī)據(jù)此計(jì)算出單 位時(shí)間出鋁量以及額定出鋁量和實(shí)際出鋁量的差值，從而計(jì)算出達(dá)到 額定出鋁量需要的時(shí)間，然后及時(shí)關(guān)閉虹吸系統(tǒng)，保證額定出鋁量和 實(shí)際出鋁量一致。
2) 移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)出鋁過程，并把采集到 的數(shù)據(jù)信息及時(shí)通過電臺(tái)發(fā)送給固定通信機(jī)，然后由地面的固定通信
機(jī)通過RS485 口發(fā)送給串口通信服務(wù)器，該服務(wù)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和 處理并形成報(bào)表，把結(jié)果通過互聯(lián)網(wǎng)傳送給遠(yuǎn)程工程站，以便用戶查 看和打印。
3) 通過遠(yuǎn)程工程師站用戶除了可以方^^查看電解槽出鋁狀況外，還可 以通過網(wǎng)絡(luò)下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃，移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置嵌入式工控才幾收到新的生 產(chǎn)計(jì)劃后，自動(dòng)按照該計(jì)劃完成電解槽出鋁過程的控制和信息采集及 發(fā)送。
本系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)、電子、無線通信、網(wǎng)絡(luò)和現(xiàn)代控制技術(shù)為基 礎(chǔ)，對(duì)出鋁過程進(jìn)行智能控制與分析的三級(jí)計(jì)算機(jī)分布系統(tǒng)。它主要 解決了如下問題
1)保證額定出鋁量和實(shí)際出鋁量一致
通過實(shí)時(shí)監(jiān)控虹吸出鋁過程，計(jì)算出單位時(shí)間出鋁量以及額定出 鋁量和實(shí)際出鋁量的差值，從而計(jì)算出達(dá)到額定出鋁量需要的時(shí)間，然后及時(shí)關(guān)閉虹吸系統(tǒng)，有效解決了額定出鋁量和實(shí)際出鋁量的不一 致問題，保證電解槽的高效、平穩(wěn)運(yùn)行，提高了產(chǎn)量并降低了單位產(chǎn)
量能耗o
2)自動(dòng)識(shí)別電解槽槽號(hào)并對(duì)該電解槽出鋁過程實(shí)時(shí)監(jiān)控和分析
利用標(biāo)簽卡對(duì)電解槽進(jìn)行編號(hào)，當(dāng)天車移動(dòng)到該電解槽對(duì)應(yīng)導(dǎo)軌位置 時(shí)，讀寫器發(fā)出微波信號(hào)自動(dòng)讀取該槽號(hào)，并傳送給移動(dòng)通信機(jī)內(nèi)置 嵌入式工控機(jī)，該工控機(jī)便對(duì)出鋁過程實(shí)時(shí)監(jiān)控，并把相應(yīng)信息通過 電臺(tái)傳送給上端的服務(wù)器和工程師站，然后自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表。而傳 統(tǒng)做法是由人工填寫，不僅效率低、人力成本高，而且數(shù)據(jù)往往有很 大誤差，不能形成科學(xué)依據(jù)，限制了產(chǎn)量的提高和工藝改進(jìn)。
本實(shí)用新型的產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)
數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)無線傳輸。
1. 精確、智能控制出鋁量。
2. 智能控制關(guān)閉出鋁虹吸系統(tǒng)。
3. 實(shí)時(shí)采集電解槽的實(shí)際出鋁量。
4. 實(shí)時(shí)、自動(dòng)識(shí)別出鋁作業(yè)的電解槽槽位號(hào)。
5. 強(qiáng)大易用的實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、分析、才艮表和打印工具。
6. 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享和遠(yuǎn)程管理。
7. 故障應(yīng)急和冗余數(shù)據(jù)備份功能。
8. 穩(wěn)定電解槽鋁液水平，降低電耗。9. 人性化人機(jī)界面。
10. 可在高粉塵環(huán)境下長(zhǎng)期工作。
11. 抗震動(dòng)和強(qiáng)電;茲干擾。
權(quán)利要求1. 一種電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)，包括移動(dòng)部分和固定部分，所述的移動(dòng)部分安裝在天車上，包括工控機(jī)、天車稱重儀，所述的固定部分包括出鋁量控制裝置和服務(wù)器；所述的工控機(jī)負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制和運(yùn)行，所述的出鋁量控制裝置和工控機(jī)相連，在工控機(jī)的控制下打開和關(guān)閉出鋁電磁閥；所述的天車稱重儀對(duì)電解槽實(shí)際出鋁量進(jìn)行計(jì)量，將計(jì)量結(jié)果傳送給移動(dòng)工控機(jī)，所述的服務(wù)器與工控機(jī)通信，對(duì)工控機(jī)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理；其特征在于，還包括槽位檢測(cè)裝置，所述的槽位檢測(cè)裝置包括數(shù)量與電解槽的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽卡和一個(gè)讀卡器，所述的標(biāo)簽卡固定在天車之外的一側(cè)并沿天車行車的方向排列，間距與電解槽的間距相同，每個(gè)標(biāo)簽卡存儲(chǔ)有所對(duì)應(yīng)電解槽的信息；所述的讀卡器固定在天車上位于標(biāo)簽卡的一側(cè)，讀取標(biāo)簽卡的信息，并向工控機(jī)輸出讀取的數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)，其特征 在于，所述的移動(dòng)部分和固定部分都包括無線收發(fā)裝置，移動(dòng)部分 的無線收發(fā)裝置與工控機(jī)相連，固定部分的無線收發(fā)裝置與服務(wù)器 相連，工控機(jī)和服務(wù)器通過無線收發(fā)裝置實(shí)現(xiàn)通信。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)，其 特征在于，還包括工程師站，所述的工程師站過以太網(wǎng)同服務(wù)器連 接，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)，包括移動(dòng)部分和固定部分，移動(dòng)部分安裝在天車上，包括工控機(jī)、天車稱重儀，固定部分包括出鋁量控制裝置和服務(wù)器；本系統(tǒng)還包括槽位檢測(cè)裝置，槽位檢測(cè)裝置包括數(shù)量與電解槽的數(shù)量相對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽卡和一個(gè)讀卡器，標(biāo)簽卡固定在天車之外的一側(cè)并沿天車行車的方向排列，間距與電解槽的間距相同，每個(gè)標(biāo)簽卡存儲(chǔ)有所對(duì)應(yīng)電解槽的信息；讀卡器固定在天車上位于標(biāo)簽卡的一側(cè)，讀取標(biāo)簽卡的信息，并向工控機(jī)輸出讀取的數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型是一種出鋁量能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，出鋁精度高，出鋁數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，不易出錯(cuò)，勞動(dòng)力成本低，生產(chǎn)效率高的電解鋁出鋁量自動(dòng)控制與分析系統(tǒng)。
文檔編號(hào)C25C3/20GK201236217SQ200820092070
公開日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月30日
發(fā)明者李瑞常, 羅自永 申請(qǐng)人:深圳市庫(kù)馬克新技術(shù)股份有限公司