本發(fā)明涉及有色冶金技術領域，更具體地，涉及一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換方法及其系統(tǒng)。

背景技術：

電解精煉是有色金屬冶煉特別是銅冶煉過程中的主要手段。在有色金屬中，銅、鉛、鋅與鎳的電解或電積過程均基于電化學原理。銅電解精煉的過程具體為：將陰極、陽極置于電解槽中，在通電情況下發(fā)生電化學反應，金屬銅在陰極上不斷析出成為陰極銅，陽極不斷溶解，銅以離子狀態(tài)進入電解液。

在傳統(tǒng)的銅電解生產中，電解槽槽面區(qū)信息的獲取一般需要通過行車操作人員和地面巡視人員來進行目測監(jiān)視，這種信息獲取方式相對來說準確度不夠高，可能會出現(xiàn)誤讀的情況，同時需要投入較多的人力，也比較耗時，再加上電解車間較為惡劣的作業(yè)環(huán)境，在這種情況下，操作人員注意力需要高度集中，地面人員需要同步給予指示，工作強度都很大，造成生產效率較低，人力成本較高。如果缺乏地面巡視人員指引時，行車操作人員更是需要時刻注意各個槽的槽位狀態(tài)信息并牢記以便迅速安排下一輪的作業(yè)調度，勢必導致行車操作人員工作強度的進一步增大，且常常發(fā)生誤判而導致行車重復行走甚至操作失誤的現(xiàn)象，這極大影響了整個車間的生產效率和安全性。

隨著信息技術及自動化技術的不斷發(fā)展和完善，為了便于行車操作人員實時掌握銅電解生產的實時信息，快速準確對行車進行任務調度，銅電解生產管理信息化需求迫切。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換方法及其系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有銅電解車間生產現(xiàn)場無法實現(xiàn)對電解槽內狀態(tài)的實時監(jiān)控從而致使其影響車間生產效率和安全的技術問題。

根據本發(fā)明的一個方面，提供一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換方法，包括以下步驟：

基于電解槽內極板狀態(tài)信息，判斷獲取銅電解行車的當前狀態(tài)，以得到銅電解行車的下一運動狀態(tài)控制信息。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述電解槽內極板狀態(tài)信息的獲取方法為:

基于銅電解行車運動時的目標位置、工作類型、負載類型及吊具狀態(tài)以獲得。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述銅電解行車運動時的工作類型包括只出槽狀態(tài)、只裝槽狀態(tài)和出裝槽狀態(tài)。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述銅電解行車運動時的負載類型包括陰極板、陽極板56塊、陽極板58塊。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述銅電解行車運動時的吊具狀態(tài)包括陰極鉤的開閉狀態(tài)、陽極側鉤的升降狀態(tài)，所述陰極鉤和陽極鉤裝設在所述銅電解行車上，并可相對所述銅電解行車上下運動。

在上述方案基礎上優(yōu)選，在上位機中建立電解槽通斷電信息與電解槽內極板狀態(tài)信息和銅電解行車狀態(tài)之間的邏輯關系模板。

在上述方案基礎上優(yōu)選，其進一步包括：獲取電解槽通斷電信息，用于輔助矯正所述電解槽內極板狀態(tài)信息。

本發(fā)明還提供了一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換系統(tǒng)，

電解槽內極板狀態(tài)信息采集模塊，用于獲取電解槽內極板狀態(tài)信息；

上位機，用于接收所述電解槽通斷電信息與電解槽內極板狀態(tài)信息，并判斷獲取銅電解行車的當前狀態(tài)，以獲得銅電解行車的下一運動狀態(tài)控制信息。

在上述方案基礎上優(yōu)選，所述上位機內設有邏輯關系模板，所述邏輯關系模板內規(guī)定了電解槽內極板狀態(tài)信息與銅電解行車狀態(tài)之間的關系。

在上述方案基礎上優(yōu)選，其進一步包括：

電解槽通斷電信息采集模塊，用于獲取電解槽通斷電信息以輔助矯正所述電解槽內極板狀態(tài)信息。

本發(fā)明提供了一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換方法及其系統(tǒng)，通過及時獲取電解槽通斷電信息與電解槽內極板狀態(tài)信息，以判斷獲取銅電解行車的作業(yè)狀態(tài)，從而獲取銅電解行車的下一狀態(tài)的控制信息，將銅電解車間生產現(xiàn)場的信息自動轉換成銅電解行車的下一狀態(tài)的控制信號，并將控制信號發(fā)送至控制室，從而實現(xiàn)對銅電解車間電解槽內狀況的實時遠程監(jiān)控，大大減輕了行車操作人員和地面巡視人員的工作強度，對指導銅電解生產調度、安全管理以及提高生產效率具有極其重要的意義。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換流程示意圖；

圖2是本發(fā)明的銅電解車間電解槽分布情況示意圖；

圖3是本發(fā)明的銅電解專用行車極板運輸流程示意圖；

圖4是本發(fā)明的銅電解車間電解槽內極板狀態(tài)說明示意圖；

圖5是本發(fā)明的銅電解車間電解槽內狀態(tài)顯示示意圖；

圖6是本發(fā)明的銅電解車間電解槽內狀態(tài)顯示上位機實現(xiàn)過程流程示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

需要說明的是，本發(fā)明的銅電解車間陰陽極板電解周期一定，周期終結時，銅電解行車要迅速完成電解槽極板更新工作，電解槽內狀態(tài)信息隨之發(fā)生變化，銅電解行車架設在電解槽上，主要用于極板搬運，來回運行于地面機組區(qū)和電解槽區(qū)之間。

請參閱圖1所示，本發(fā)明提供了一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換方法，包括基于電解槽內極板狀態(tài)信息，判斷獲取銅電解行車的當前狀態(tài)，以得到銅電解行車的下一運動狀態(tài)控制信息。

為了便于說明本發(fā)明的詳細技術方案，以下介紹將整個銅電解車間分為a、b、c、d、e、f六組，每組中都有4列，且每一列均有15個電解槽，共計360個電解槽，銅電解車間的電解槽分布情況示意圖如圖2所示。

需要說明的是，每一組中相鄰2列電解槽通斷電情況相同，則整個車間通斷電信息一共有12組。電解槽區(qū)內電解槽的情況由分散控制系統(tǒng)(distributedcontrolsystem：dcs)進行監(jiān)控，分配dcs系統(tǒng)與plc的通信地址，獲取電解槽的通斷電信息。即在dcs系統(tǒng)中建立了360個與電解槽對應的存儲地址，每個存儲地址對應一個存儲空間，用于存儲對應電解槽的通信狀態(tài)信息，同時在plc程序中建立與dcs系統(tǒng)對應的360個通訊地址。

以下將詳細介紹電解槽內極板狀態(tài)信息獲取的過程，請參閱圖3所示。

其中，本發(fā)明電解槽內極板狀態(tài)信息包括空槽狀態(tài)、滿槽狀態(tài)、陽極板2塊狀態(tài)、陽極板58塊狀態(tài)和臨時陰極狀態(tài)，上位機根據銅電解行車運動時的目標位置、工作類型、負載類型及吊具狀態(tài)以獲得電解槽內極板狀態(tài)信息，而本發(fā)明的銅電解行車運動時的工作類型包括只出槽狀態(tài)、只裝槽狀態(tài)和出裝槽狀態(tài)；銅電解行車運動時的負載類型包括陰極板、陽極板56塊、陽極板58塊；銅電解行車運動時的吊具狀態(tài)包括陰極鉤的開閉狀態(tài)、陽極側鉤的升降狀態(tài)，陰極鉤和陽極鉤裝設在所述銅電解行車上，并可相對所述銅電解行車上下運動。

上位機獲取電解槽內極板狀態(tài)信息后，得到銅電解行車當前狀態(tài)，再根據銅電解行車當前狀態(tài)以得到銅電解行車下一運動狀態(tài)信息，上位機利用銅電解行車的下一運動狀態(tài)控制信號以控制銅電解行車運動。

為了方便獲取電解槽內極板狀態(tài)信息，本發(fā)明在上位機中設置了組態(tài)電解槽內極板狀態(tài)信息顯示圖形控件，并建立槽內極板工作類型狀態(tài):empty(空槽)、full(滿槽)、anode(陽極板58塊)、anode2(陽極板2塊)、temporary(臨時陰極)。配合在plc的db塊中建立360個槽的槽位狀態(tài)數據庫，同時根據銅電解行車在程序中定義的當前目標位置、工作類型、負載類型以及吊具的狀態(tài)變量的變化，進行邏輯判斷，對存儲于db塊各電解槽的槽內極板狀態(tài)信息進行自動轉換和實時讀取，并在中控室上位機和司機室觸摸屏顯示，指導現(xiàn)場進行生產作業(yè)調度，提高生產效率。

在上位機中的圖形界面中，以5種顏色來區(qū)分5種極板狀態(tài)，一一對應:

當矩形控件為無顏色時，此時變量empty為1，即當前該電解槽極板狀態(tài)為空槽狀態(tài)；

當矩形控件為紅色時，此時變量full為2，即當前該電解槽極板狀態(tài)為滿槽狀態(tài)；

當矩形控件為深藍色時，此時變量anode為3，即當前該電解槽極板狀態(tài)為陽極板58塊狀態(tài)；

當矩形控件為黃色時，此時變量anode2為4，即當前該電解槽極板狀態(tài)為陽極板2塊狀態(tài)。

當矩形控件為深綠色時，此時變量temporary為5，即當前該電解槽極板狀態(tài)為臨時陰極狀態(tài)。

具體銅電解車間電解槽內極板狀態(tài)說明示意圖見如圖4所示。

由于行車的負載類型視具體情況可包括陰極板、陽極板56塊及陽極板58塊三種類型，負載類型不同，吊具的特定結構會有不同的動作；其中，負載類型指行車吊具起吊和下放的整槽的極板類型和數量，電解槽兩側的兩塊陽極板電解速度較慢，故在電解周期內起吊或下放陽極板存在相隔兩塊的區(qū)別，負載類型由實際單個電解槽的陰陽極板數量(例如56,58)不同而不同；又因為作業(yè)類型包括只出槽、只裝槽和出裝槽三種作業(yè)類型，同時為了保證安全，電解周期到達時其出裝槽順序為：出槽必須先出陰極后出陽極，裝槽必須先裝陽極后裝陰極。

因此，為了準確直觀獲取當前電解槽內極板狀態(tài)信息及銅電解行車的下一運動狀態(tài)控制信息，本發(fā)明還在上位機中建立電解槽內極板狀態(tài)信息與銅電解行車狀態(tài)之間的邏輯關系模板。

其中，本發(fā)明的電解槽內極板狀態(tài)信息與銅電解行車狀態(tài)之間的邏輯關系模板為：

(1)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為只出槽狀態(tài)且其負載為陰極板時：則獲取當前陰極鉤為空鉤打開狀態(tài)，銅電解行車的運動軌跡為：自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陰極鉤打開到位，陰極鉤關閉到位，吊具上升則滿槽狀態(tài)→陽極板58塊狀態(tài)；

(2)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為只出槽狀態(tài)且其負載類型為陽極板56塊：則獲取當前陽極鉤為空鉤打開狀態(tài)，銅電解行車自動定位至目標槽位，陽極鉤側鉤上升到位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤關閉到位，吊具上升則陽極板58塊狀態(tài)→陽極板2塊狀態(tài)；

(3)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為只出槽狀態(tài)且其負載類型為陽極板58塊：則獲取當前陽極鉤為空鉤打開狀態(tài)，銅電解行車自動定位至目標槽位，陽極鉤側鉤下降到位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤關閉到位，吊具上升則陽極板58塊狀態(tài)→空槽狀態(tài)；

(4)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為只裝槽狀態(tài)且其負載類型為陰極板：則獲取當前陰極鉤為滿鉤關閉狀態(tài)，銅電解行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陰極鉤打開到位，吊具上升則陽極板58塊狀態(tài)→滿槽狀態(tài)；

(5)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為只裝槽狀態(tài)且其負載類型為陽極板56塊：則獲取當前陽極鉤側鉤上升到位，陽極鉤處于關閉狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤打開到位，吊具上升則陽極板2塊狀態(tài)→陽極板58塊狀態(tài)；

(6)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為只裝槽且負載為陽極板58塊：則獲取當前陽極鉤側鉤下降到位，陽極鉤處于關閉狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤打開到位，吊具上升則空槽狀態(tài)→陽極板58塊狀態(tài)；

(7)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為出裝槽且其負載為陰極板：則獲取當前陰極鉤為空鉤打開狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陰極鉤關閉到位，吊具上升則滿槽狀態(tài)→陽極板58塊狀態(tài)；若當前陰極鉤為滿鉤關閉狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陰極鉤打開到位，吊具上升則陽極板58塊狀態(tài)→滿槽狀態(tài)；

(8)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為出裝槽且其負載為陽極板56塊：則獲取當前陽極鉤為空鉤打開狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，陽極鉤側鉤上升到位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤關閉到位，吊具上升則陽極板58塊→陽極板2塊狀態(tài)；若當前陽極鉤側鉤上升到位且陽極鉤處于關閉狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤打開到位，吊具上升則陽極板2塊狀態(tài)→陽極板58塊；

(9)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為出裝槽且其負載為陽極板58塊：則獲取當前陽極鉤為空鉤打開狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，陽極鉤側鉤下降到位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤關閉到位，吊具上升則陽極板58塊→空槽狀態(tài)；若當前陽極鉤側鉤下降到位且陽極鉤處于關閉狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陽極鉤打開到位，吊具上升則空槽狀態(tài)→陽極板58塊。

(10)當獲取的銅電解行車的工作狀態(tài)為非正常作業(yè)時，在電解槽處于空槽或陽極2塊時裝入陰極板：則獲取當前陰極鉤為滿鉤關閉狀態(tài)，行車自動定位至目標槽位，吊具接液盤打開到位，吊具下降到位，陰極鉤打開到位，吊具上升則空槽→臨時陰極或陽極2塊→臨時陰極。

plc與dcs建立通信后，上位機和觸摸屏圖形界面進行實時變化顯示，銅電解車間電解槽內狀態(tài)顯示示意圖如圖5所示。

進一步的，為了確保判斷獲取銅電解行車的當前狀態(tài)準確性，防止銅電解行車處于非正常狀態(tài)時影響電解槽內極板狀態(tài)信息的準確性，本發(fā)明在進行判斷獲取銅電解行車的當前狀態(tài)時，還設計了用于矯正電解槽內極板狀態(tài)信息的步驟，且該步驟為通過獲取電解槽通斷電信息，以得到當前電解槽內極板狀態(tài)信息，并將其與所獲得的電解槽內極板狀態(tài)信息進行比較，當兩者相同時，則表示得到的銅電解行車當前狀態(tài)為準確的，否則，則表示根據電解槽內極板狀態(tài)信息判斷所得到銅電解行車的當前狀態(tài)不準確，進行自動矯正，從而達到矯正的目的。

本發(fā)明為了實現(xiàn)控制人員能夠遠程及時獲取當前電解槽的通斷電狀態(tài)，還設計了在上位機中建立電解槽內通斷電狀態(tài)信息顯示圖形控件，通過建立electricity通斷電狀態(tài)變量，對圖形控件進行組態(tài)，將通斷電狀態(tài)變量與分配的地址進行連接，由electricity通斷電狀態(tài)變量的變化來改變圖形控件的變化，其中，通電和斷電兩種狀態(tài)分別通過1和0表示，1表示通電，0表示斷電。在上位機圖形界面中，當圓形控件顯示綠色為通電狀態(tài)，紅色時為斷電狀態(tài)，觸摸屏為矩形顯示，顏色變化亦然。電解槽內狀態(tài)顯示實現(xiàn)過程流程示意圖如圖6所示。

本發(fā)明還提供了一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換系統(tǒng)，其包括：

電解槽內極板狀態(tài)信息采集模塊，用于獲取電解槽內極板狀態(tài)信息；

上位機，用于接收電解槽內極板狀態(tài)信息，并判斷獲取銅電解行車的當前狀態(tài)，以獲得銅電解行車的下一運動狀態(tài)控制信息。

進一步的，上位機內設有邏輯關系模板，邏輯關系模板內規(guī)定了電解槽內極板狀態(tài)信息與銅電解行車狀態(tài)之間的關系。

其中，電解槽內極板狀態(tài)信息包括空槽狀態(tài)、滿槽狀態(tài)、陽極板2塊狀態(tài)、陽極板58塊狀態(tài)和臨時陰極狀態(tài)，上位機根據銅電解行車運動時的目標位置、工作類型、負載類型及吊具狀態(tài)以獲得電解槽內極板狀態(tài)信息，而本發(fā)明的銅電解行車運動時的工作類型包括只出槽狀態(tài)、只裝槽狀態(tài)和出裝槽狀態(tài)；銅電解行車運動時的負載類型包括陰極板、陽極板56塊、陽極板58塊；銅電解行車運動時的吊具狀態(tài)包括陰極鉤的開閉狀態(tài)、陽極側鉤的升降狀態(tài)，陰極鉤和陽極鉤裝設在所述銅電解行車上，并可相對所述銅電解行車上下運動。由于電解槽內極板狀態(tài)信息與銅電解行車的下一運動狀態(tài)控制信息的邏輯關系，在上述文件中已敘述，故在此不再贅述。

在本發(fā)明另一優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換系統(tǒng)進一步還包括電解槽通斷電信息采集模塊，該電解槽通斷電信息采集模塊用于獲取電解槽通斷電信息以輔助矯正電解槽內極板狀態(tài)信息。

本發(fā)明提供了一種銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換方法及其系統(tǒng)，通過及時獲取電解槽通斷電信息與電解槽內極板狀態(tài)信息，以準確判斷獲取銅電解行車的作業(yè)狀態(tài)，從而獲取銅電解行車的下一狀態(tài)的控制信息，將銅電解車間生產現(xiàn)場的信息自動轉換成銅電解行車的下一狀態(tài)的控制信號，并將控制信號發(fā)送至控制室，從而實現(xiàn)對銅電解車間電解槽內狀況的實時遠程監(jiān)控，大大減輕了行車操作人員和地面巡視人員的工作強度，對指導銅電解生產調度、安全管理以及提高生產效率具有極其重要的意義。

本發(fā)明實施例中所公開的銅電解車間電解槽內狀態(tài)自動轉換方法及其系統(tǒng)，可以根據銅電解的工藝流程以及銅電解專用行車的作業(yè)規(guī)律來展開，對電解槽內狀態(tài)進行自動轉換及顯示，全面實時監(jiān)控銅電解車間電解槽內狀態(tài)信息，保證整個銅電解車間極板搬運的有序性、快速性和準確性，提高銅電解的生產效率，減輕行車操作人員的工作強度，同時也提高銅電解車間電解過程的信息化和自動化水平。

隨著銅電解生產管理信息化需求的迫切，同時為方便行車操作人員快速準確對行車進行任務調度，對銅電解車間電解槽內狀態(tài)進行自動轉換及顯示顯得尤其必要，本發(fā)明通過將車間生產現(xiàn)場的電解槽內狀態(tài)進行自動轉換并實時顯示到中控室上位機和司機室觸摸屏，實現(xiàn)了對銅電解車間電解槽內狀態(tài)的實時監(jiān)控，為制定合理生產計劃起到了關鍵指導作用，同時，節(jié)省了人力物力，大大優(yōu)化了銅電解車間的生產過程。

最后，本申請的方法僅為較佳的實施方案，并非用于限定本發(fā)明的保護范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。