槽控機控制技術在鋁電解生產中的應用研究

馬永田

（中國鋁業股份有限公司連城分公司，甘肅 永登 730335）

鋁電解是一個多樣性的生產過程，常會面臨強磁場、環境惡劣、電解槽數目多、高粉塵、高能耗、勞動強度較大等困難。運用計算機自動控制技術，能夠促進工廠雙向效益的提升，即有效減少能源耗費和降低員工勞動強度、提升工廠生產率，促進企業的創新發展和生產過程中的管理等。近年來，大中型預焙創新槽構架的運用能夠拓展電解槽的電流容量，變更槽內的熔體的磁流體動力學性征。另外，氧化鋁濃相輸送、點式下料、氟化鹽自動加料相應技術的運用，以及自動化管理、機械化生產等方式的施行，使得相關創新型的控制體系、設備等方面的革新具備堅實的基礎。

伴隨我國電解鋁技藝的不斷革新，電流強度逐年增加，在400KA電解槽普遍化發展的同時，500KA電解槽也逐漸被運用，使得電解廠房中特定的磁場環境日益繁復化。當前國內的槽控機有基礎性的兩種類別，即控制箱和動力箱。其中，后者的構架較簡單、內構中運用的電氣元件也較普遍，其對槽控機有供電、輸出和輸入、相關硬件保護以及檢測的效用。但是，槽控機的大多數故障問題都發生在該動力箱。其中，一系列問題故障常根源難究，更多處于“盲區”狀態，譬如，某部分要件在運作現場呈無法正常應用的狀態，但在實際測驗過程中，卻表現出良好的現象。

1 關于控制系統整體構架

該特定鋁廠中，鋁電解槽控制體系運用多級分布的內構，即上位機監控體系，以信息化數據為基礎依據。另外，為了使廠內操作人員便利的運用技術、生產和管理過程中各類信息數據，對應的車間一級，其控制體系運用了總線互聯的方式。

有機運用CAN總線協議，使得槽控機內部結構更多以CPU智能分布式網絡構架的形式呈現。相對于以往“大板結構”槽控機的電路板數目，該形式使得槽控機的電路板數目可視性有所減少，槽控機中各電路板之間增加了進行信息、數據轉換的連接線。

2 關于槽控機技術

槽控機由六大部分電路板構成，即主模塊部分、采樣部分、實際操作部分、液晶板部分、觸摸開關板以及動力部分內的采集板。其中，前四部分都包含內構電路，譬如，微處理器、看門狗、可編程外圍芯片以及CAN總線通信器件。其中，實際操作部分及采樣部分，運用內部CAN總線來聯結主模塊部分。另外，內部控制網絡是通過液晶板運用高速串行總線來聯結主模塊部分達成。而在具體的構成部分中，前四項模塊部分的效用解析，如下文所示。

（1）主模塊部分。該部分是槽控機的“中央處理器”，內含智能化的協同控制App。同時，該模塊部分還擁有相應的特性或效用，譬如，接收到開關板的輸入信號；能達成與上位機或者外部設備的信息、數據的交換等。

（2）采樣部分。該部分是槽控機的“靈敏感官”，能實現對系列電流以及槽電壓的采樣環節。此外，還能對槽電阻進行一定的推算，以及針對信號濾波等進行預處理等。

（3）實際操作部分。該部分是槽控機的“執行四肢”。在項目實操過程中，可達成對動力單元的實際輸入和輸出的運作，譬如，對實際下料、陽極升降以及打殼等動作數據信號的輸出。同時，還對其實際執行狀況有具體檢測、輸入的作用。

（4）液晶顯示模塊部分。該部分是槽控機[1]數據輸出的人與機的交互接口，能通過具象化圖示和虛擬面板的形式來呈現在槽控機中，反映出各類別控制信息、數據。

而該模塊在實際發生效用過程中[2]會出現數個微控制器的協同性實時運作，該方式具備以下三個方面的優勢效用：①該模塊運作過程中，微控制器更多運用嵌入式的技術模式，較大地提升了控制器的性能等。②該優良方式能優化處理實體控制器，解決構架簡單與實際功用多樣分布之間的矛盾問題，使得控制器適應于在高粉塵、高溫以及強腐蝕性的外部狀態下進行運作。在規避并行總線下的插板式控制器，接插點過多劣勢的同時，還能緩和大板式控制器故障風險較為集中的弊端。③通過智能化部分間的互相檢測效用[2]，可提升控制器的自診能力。另外，網絡化和模塊化的構架也為后續軟、硬件的拓展、優化等奠定了基礎。

3 創新型電解系列運行中的完善

該鋁廠基于350KA操控體系[3]對槽控機創設了以下功效，以便提升巡槽工作人員的槽體監測安全性及高效率等。

（1）顯示面板上會實時通過兩組大字符顯示管顯示電流以及槽電壓。此外，面板中的七寸高分辨彩色液晶中，槽控機數據信號輸出接口，可通過直觀圖示及虛擬面板方式顯現相關控制信息。

（2）槽控機常有聯機、自動、手動及純手動四種實操方式。廠內實操人員的人為命令輸入的實時接收，通過無觸點觸摸開關達成。另外大字符LED槽電壓表的運用，利于實操過程中實時悉知對電壓采樣的偏差狀況。

（3）機箱的設計，應禁止箱體等發生物理性形變，并且便于裝載及后期維系養護等。

4 關于槽控機的維護

由于400KA的電解系列控制體系的集成度高于350KA的電解系列，在實際運作過程中有效降低了常規性的人員維檢工作量。比如，有效規避了以往實際連線繁復、動力箱等故障排查難度大、運用電路板過多等劣勢。針對該特定鋁廠，具體對槽控機的常規性及周期性的維系與養護是必要的。具體方式如，對于常規性的機體維系與養護，可適時進行優化小組劃分，高效分配給三位實操工作人員，其中兩位協同配合共同作業，另外一位進行實時監控及管理。在工作項目施行之前，應確保小組內組員自身綜合素養及專業技能水平達到應有的要求，若不達標，應對其進行培訓，以確保相應環節工作的品質等[4]。

5 結語

通過對特定鋁廠的分析，了解到電解槽的相對穩定性保障，仍需要相應控制技術的革新。實踐中，槽控機控制技術地應用，應綜合多樣性因素，依據實況適時調整與應對等。