鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)綜合設(shè)計及實踐探究

鄭曉紅

摘要：近年來，我國鋁電解行業(yè)發(fā)展迅速，鋁電解工藝中的供電監(jiān)控系統(tǒng)已發(fā)展成為現(xiàn)在的由計算機(jī)自動控制的綜合系統(tǒng)，為了更好的適應(yīng)鋁電解行業(yè)的發(fā)展，我們并不能停滯不前，而需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，運(yùn)用專業(yè)性更強(qiáng)及技術(shù)更先進(jìn)的鋁電解綜合自動化系統(tǒng)，有效促進(jìn)其進(jìn)一步發(fā)展。鑒于此，本文筆者就主要針對鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)的綜合自動化設(shè)計與實現(xiàn)展開論述，希望通過本研究能進(jìn)一步促進(jìn)我國鋁電解供電企業(yè)的長足發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng);綜合自動化;設(shè)計與實現(xiàn)

隨著近年來我國鋁電解廠生產(chǎn)規(guī)模的日益擴(kuò)大，其自動化系統(tǒng)的應(yīng)用范圍也變得更加廣泛，而當(dāng)前我國綜合自動化系統(tǒng)廠商的日益繁多，且各自動化系統(tǒng)廠商的綜合自動化系統(tǒng)方案又各不相同，那么，怎樣選擇可靠性高、運(yùn)行穩(wěn)定且完全滿足鋁電解生產(chǎn)工藝要求的綜合自動化系統(tǒng)！已成為當(dāng)前鋁電解企業(yè)的一個新興課題，為有效促進(jìn)綜合自動化技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)展，切實提高供電系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，就必須針對綜合自動化系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行深入探討，以求有效達(dá)成共識。下文從用戶和供應(yīng)商這兩個角度出發(fā)，針對綜合自動化系統(tǒng)的設(shè)計原則、構(gòu)成方式、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，及發(fā)展趨勢談幾點(diǎn)淺見，希望能對同類企業(yè)發(fā)展提供幫助。

一、鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

基于工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線的供電監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，可知作為聯(lián)系各監(jiān)控設(shè)備并進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳遞的核心，該供電監(jiān)控系統(tǒng)的通信單元主要包括以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)、CAN現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)及RS485通信協(xié)議三大部分。其中以太網(wǎng)通信網(wǎng)絡(luò)主要用于各監(jiān)控設(shè)備之間的監(jiān)控信息的數(shù)據(jù)共享，確保各個監(jiān)控單元上的數(shù)據(jù)信息均能夠在任意的監(jiān)控單元上進(jìn)行查詢，并將各數(shù)據(jù)信息統(tǒng)一傳遞至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲。CAN現(xiàn)場總線主要是用于連接不具有以太網(wǎng)接口的監(jiān)控點(diǎn)，然后將其通過CAN現(xiàn)場總線間接的連接到就近的以太網(wǎng)接口上，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的跨接口傳輸。RS485主要是用于各監(jiān)控單元和井下供電設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信，各個井下監(jiān)控單元內(nèi)的數(shù)據(jù)信息通過RS485通信接口上傳到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)，同時接受控制中心傳輸?shù)臄?shù)據(jù)指令并發(fā)送到對應(yīng)的供電設(shè)備內(nèi)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測控制。

二、鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)的綜合自動化設(shè)計意義

鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)具有幾個非常明顯的特征，即結(jié)構(gòu)模塊化、集體管理、功能綜合以及監(jiān)視操作屏幕化等。但編制大型監(jiān)控系統(tǒng)軟件時，不能一味地只采用計算機(jī)語言，而是需要結(jié)合現(xiàn)有微電子技術(shù)、工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、計算機(jī)控制技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)，在保障系統(tǒng)質(zhì)量的基礎(chǔ)上，有效節(jié)約時間與成本，提高系統(tǒng)本省的擴(kuò)展性。其次，它還能夠自動收集以及控制數(shù)據(jù)能夠自動收集以及控制數(shù)據(jù)。因為電子自動化監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置相對較高，并能自動收集以及控制數(shù)據(jù)能夠很好地對現(xiàn)場進(jìn)行實時監(jiān)控。因為鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)涉及到的組件是很多的，相應(yīng)的信息數(shù)據(jù)數(shù)量也極多。一般情況下，可以將其儲存的數(shù)據(jù)分為身份認(rèn)證相關(guān)數(shù)據(jù)、安全策略相關(guān)數(shù)據(jù)以及審計等。其中身份認(rèn)證相關(guān)數(shù)據(jù)則涉及到了用戶與安全策略相關(guān)的信息等。而安全策略數(shù)據(jù)則涉及到了防病毒軟件檢查信息以及其系統(tǒng)補(bǔ)丁信息等。還有審計數(shù)據(jù)則包含了用戶身份證所明確的信息及其安全認(rèn)證信息等內(nèi)容。不過需要注意的是，無論是以上哪一種組件，都需要基于相關(guān)規(guī)定來進(jìn)行設(shè)計，從而提高其監(jiān)控效果。

三、鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)的綜合自動化設(shè)計與實現(xiàn)

（一）監(jiān)控系統(tǒng)的硬件連接

鋁電解系統(tǒng)的控制主要是通過PLC和SEL模塊實現(xiàn)的，其基本方式是將交流電轉(zhuǎn)化為直流電，并在上位機(jī)上安裝DH+網(wǎng)卡1784-KTX，與PLC組成DE+網(wǎng)絡(luò)，以保障DE+網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)作正常，使其不被干擾[3]。

（二）供電監(jiān)控系統(tǒng)報警電路

供電系統(tǒng)的報警電路主要是用于在系統(tǒng)發(fā)生故障時能夠及時發(fā)出相應(yīng)的警報，該系統(tǒng)的報警電路主要是利用繼電器和驅(qū)動電路構(gòu)成，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的供電設(shè)備發(fā)生異常時能夠控制繼電器的引腳吸合，實現(xiàn)報警[5]。在報警電路中，將三極管設(shè)置為報警電路的開關(guān)板，利用STM32的一個引腳控制光電開關(guān)通過控制耦合器來實現(xiàn)對三極管工作狀態(tài)的控制，當(dāng)三極管處于打開狀態(tài)時系統(tǒng)的繼電器吸合，當(dāng)三極管處于關(guān)閉狀態(tài)時系統(tǒng)的繼電器斷開。繼電器的續(xù)流二級管主要用于給繼電器的放電提供回路，在低電壓狀態(tài)下，分別表示系統(tǒng)的限流電阻和基值電阻負(fù)載匹配電阻，其作用主要是確保使三極管處于工作飽和狀態(tài)。

（三）監(jiān)控單元的杭干擾系統(tǒng)設(shè)計

由于供電系統(tǒng)需要長時間工作，且各種用電設(shè)備在頻繁的啟動、停止過程中會對電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊，導(dǎo)致設(shè)備運(yùn)行時不穩(wěn)定性提高，另外為了有效的防止各種數(shù)據(jù)信號傳輸過程中的相互干擾，需要對供電監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)置抗干擾功能。根據(jù)試驗驗證，在系統(tǒng)線路采用具有屏蔽功能的屏蔽雙絞線，同時對其實施有效的接地措施，由于CAN現(xiàn)場總線的CANE具有高電平和高組態(tài)兩種工作狀態(tài)，而其CANL則具有低電平和高電阻的工作狀態(tài)，導(dǎo)致在實際工作中系統(tǒng)的高組態(tài)電平具有不確定性，因此為了確保系統(tǒng)抗干擾能力的有效性，在數(shù)據(jù)總線間接入大小為110Ω的電阻，用于降低系統(tǒng)回路中的阻抗，使系統(tǒng)具有穩(wěn)定的電平值，減少信號在傳輸過程中的干擾，為了進(jìn)一步增加系統(tǒng)的抗干擾能力，則需要在系統(tǒng)回路中增加一個匹配電阻，使總線的阻抗在各種工況下都具有阻抗連續(xù)性，確保對反射波的消除效果。

四、結(jié)束語

鋁電解生產(chǎn)在科學(xué)技術(shù)的發(fā)展下，已進(jìn)入了全新發(fā)展階段，而且提高了其自動化的程度。鋁電解供電監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢非常多，所以，很有必要進(jìn)一步加強(qiáng)對其的研究力度，運(yùn)用專業(yè)性更強(qiáng)及技術(shù)更先進(jìn)的鋁電解綜合自動化系統(tǒng)，但必須要遵循綜合自動化系統(tǒng)原則，以進(jìn)一步促進(jìn)我國鋁電解供電企業(yè)的長足發(fā)展。

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