鋁電解槽控機的改進和發展研究

摘 要：槽控機在鋁電解過程當中是十分核心和關鍵的設備，在能源消耗越來越大而資源水平不斷降低的現實狀況下，對于槽控機的研究和優化就更值得我們關注和重視，在本文當中，主要是從實踐的角度來對鋁電解槽控機的發展過程及改進狀況進行說明和分析，并在此基礎之上展望其發展前景，希望能夠在此過程當中盡可能好的處理鋁電解槽控機應用當中存在的問題。

關鍵詞：鋁電解槽；槽控機；發展前景；發展歷程

1 背景簡介

在早期的時候鋁電解生產過程通常都是采用人工來進行控制的，在這樣一種生產模式和狀態之下，不僅勞動人員面臨的勞動強度大、勞動環境惡劣、勞動危害大，更重要的是在這樣一種生產模式下往往很難得到理想的生產效果。在后期的發展過程當中，各個國家都高度關注并積極研究計算機控制鋁電解生產過程，通過實踐可以看到，這樣一項技術的開發和利用不僅較好的促進了計算機技術的迅速發展，也使得鋁電解生產更加能夠適應于大規模生產的實際需要。當然，這樣一項技術的產生歸根結底還是因為鋁電解生產過程涉及到的耗電量大且工人勞動強度高，迫使人們不得不采用技術的手段來對其進行處理。

2 槽控機的發展過程分析

2.1 硬件控制系統分析

我們國家最初利用計算機技術來進行鋁電解生產是在上個世紀八十年代，當時槽控機的研制成功，但是由于受到計算機芯片的影響而使得槽控機當中的硬件只能夠采用Z80單板機，Z80單板機應用過程當中較為顯著的特點就是需要配置外圍電路，這樣的話在應用過程當中就需要使用較多的電路板，其連線十分復雜且容易出故障，日常的維修量十分大，但不管怎么說，該槽控機的研制成功確實為后續鋁電解的應用和研究提供了十分關鍵和寶貴的經驗。到了八十年代中期出現了8031單片機，單片機的出現與發展無疑為槽控機的發展提供了十分良好的條件，8031是真正意義上的單片機，其最主要的特點就是在40腳的芯片上集中了ROM和CPU等存儲器，因此在使用過程當中就顯得方便了很多，且由于其各個部分都集中在芯片之上，因此單片機本身的可靠性和抗干擾性都比傳統Z80要強的多。8031單片機出現以后在較長一段時間內使用的都是它，這使得槽控機不僅在性能上有了極大程度的提高，其實際外形尺寸也相應的縮小了很多，應用起來更加方便快捷。但在此過程當中仍然需要關注的就是槽控機的抗干擾問題，因為這樣一個問題槽控機在使用過程當中是出現過非常大的不良安全事故的，因此必須要得到相關方面工作人員的關注與重視。

2.2 軟件控制系統

八十年代的時候槽控機通常采用控制命令來對槽加料、陰陽極極距調整、抬母線以及出鋁進行控制，而槽內電流的監控與采集以及相應數學模型的建立則都是通過上位機來完成。現代計算機技術發展的十分迅速，計算機芯片價格也在此過程當中不斷下降，使得芯片的應用不再成為困難的事情。尤其是在8031單片機出現以后，更是使得槽控機在控制軟件的功能方面有了質的飛躍，槽控機的作用不再局限于槽電壓和槽電流的采集與解析，還能夠更進一步的根據解析結果來對陰極和陽極之間的距離進行合理的調整，甚至能夠定時定量的來進行氧化鋁的下料控制、出鋁控制、效應預報和陽極更換控制，這樣一些過程都是通過對槽電阻的控制來實現的。可以看到的是，這樣一種控制技術上的進步與提升，確實使得鋁電解工藝條件得到了極大程度的改善和優化，在產量方面也有了更好的表現，能源消耗也有了較大的降低。

3 槽控機的發展方向分析

3.1 通訊方面

槽控機在鋁電解控制系統當中是非常重要的節點之一，其作用就是與主機進行必要的通訊，并將槽內的實時狀態和實時草參數上傳到上位機當中去，與此同時接受來自于上位機的各種控制參數命令。通訊方式隨著科學技術的不斷發展始終處于變化和提升的狀態之中，如最初長達60多條線的并行總線已經在發展過程當中逐步改為了現行的串行通訊總線，這樣一種完善和調整不僅使得通訊故障率大大降低，工作人員進行日常的維修也顯得更加的方便和快捷。但是需要注意的是，到目前為止總線仍然是相對薄弱的環節，經常還是會有故障發生，基于此，總線可靠性的提高也仍然是非常重要的問題，在解決的過程當中最核心的就是要設法實現電隔離，這是因為如果不進行電隔離，那么一旦有一臺槽控機上出現高壓的話就會迅速竄到其他所有的槽控機上去，導致多臺槽控機同時出現故障，嚴重時甚至可能導致整個生產環節的終止。正是因為這樣，就需要在各個槽控機的出口上加上光電隔離，以此來避免各臺槽控機之間的相互干涉和影響。

通訊總線在應用過程當中還存在的一個問題就是需要的距離很長，經常受到環境因素的影響而需要架空走線或地下走線，無論是從工程難度還是從工程量上來說都是很麻煩的，且一旦周邊其他工程施工破壞到總線，還會導致嚴重事故的發生。而現代科學技術的發展使得無線總線得以出現和利用，這樣一種技術結合的是無線技術和通訊技術，能夠在較大的范圍內進行無線通訊，不僅頻率高、可靠性好，而且進行安裝也十分方便快捷，值得我們對其進行更為深入的研究和開發，將其更好的應用到鋁電解槽計算機控制系統當中去來發揮更加出色的效果。

3.2 溫度參數

電解槽在運行過程當中會很出現較大的熱場，熱場的存在無疑會對電流效率產生巨大影響，事實上，到目前為止，電解槽內的連續測溫都還是沒有解決的問題，這主要還是因為正常情況下熱電偶很難在電解槽內的高溫高腐蝕環境下長期正常穩定工作。針對于這樣一個問題，較多科研人員和一線工作人員都進行了大量的實踐和研究，也得到了相應的階段性成果，但是在與槽控機的連接以及精度等各個方面仍然存在著較多的問題，因此并沒有達到完全理想的效果。現在所需要考慮的就是如何在對現有槽控機不進行打變動的情況下采用上述技術來實現與槽控機的連接并進行測溫，這樣一些問題的良好處理與解決是電解槽溫度測量技術應用和推廣的重要前提和必然基礎。

3.3 控制方法

到目前為止，已經有較多的控制方法應用到了鋁電解的生產過程當中去，主要包括自適應控制、模糊控制和專家系統等的應用，這樣一些應用到目前為止仍然是初步階段性的應用，離真正的全面應用和全面發揮作用都還有著較大的差距。這還是因為電解槽本身的性質和特點較為特殊，電場、熱場、磁場等各個方面的因素都會產生不小的影響，正是因為這樣，鋁電解的動態過程就顯得十分復雜。我們所需要做的是盡可能的靠近它而不是完全控制，主要還是通過對槽控機的控制來實現槽內平衡穩定的運行狀態。

4 結束語

當下國際大環境背景就是能源的日益緊張，鋁電解本身也就是高耗能的行業，因此更加有必要通過走低耗能的生產模式來實現全行業的可持續穩定發展。槽控機在鋁電解生產環節當中是十分重要的設備，因此鋁電解行業能耗的控制就可以通過槽控機的角度來入手進行處理。科學技術發展到現在，槽控機已經逐步發展到了較高的水平，且在硬件和軟件等各個方面都會有更進一步的優化，因此通過相關方面工作人員的努力是能夠更加良好的滿足鋁電解行業的實際需求的，也相信其能夠在鋁電解行業當中發揮出更大的作用來。

參考文獻

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作者簡介：訾劍平（1969，10-），男，漢族，安徽碼山人，江蘇大屯鋁業有限公司調室副主任，主要研究方向：鋁電解槽控機。