鋁電解供電監控系統綜合設計及實踐探究

鄭曉紅

摘要：近年來，我國鋁電解行業發展迅速，鋁電解工藝中的供電監控系統已發展成為現在的由計算機自動控制的綜合系統，為了更好的適應鋁電解行業的發展，我們并不能停滯不前，而需要進一步加強研究，運用專業性更強及技術更先進的鋁電解綜合自動化系統，有效促進其進一步發展。鑒于此，本文筆者就主要針對鋁電解供電監控系統的綜合自動化設計與實現展開論述，希望通過本研究能進一步促進我國鋁電解供電企業的長足發展。

關鍵詞：鋁電解供電監控系統;綜合自動化;設計與實現

隨著近年來我國鋁電解廠生產規模的日益擴大，其自動化系統的應用范圍也變得更加廣泛，而當前我國綜合自動化系統廠商的日益繁多，且各自動化系統廠商的綜合自動化系統方案又各不相同，那么，怎樣選擇可靠性高、運行穩定且完全滿足鋁電解生產工藝要求的綜合自動化系統！已成為當前鋁電解企業的一個新興課題，為有效促進綜合自動化技術的穩定發展，切實提高供電系統的運行可靠性，就必須針對綜合自動化系統的現狀和發展趨勢進行深入探討，以求有效達成共識。下文從用戶和供應商這兩個角度出發，針對綜合自動化系統的設計原則、構成方式、網絡結構，及發展趨勢談幾點淺見，希望能對同類企業發展提供幫助。

一、鋁電解供電監控系統整體結構

基于工業以太網和現場總線的供電監控系統的整體結構，可知作為聯系各監控設備并進行數據信息傳遞的核心，該供電監控系統的通信單元主要包括以太網通信網絡、CAN現場總線網絡及RS485通信協議三大部分。其中以太網通信網絡主要用于各監控設備之間的監控信息的數據共享，確保各個監控單元上的數據信息均能夠在任意的監控單元上進行查詢，并將各數據信息統一傳遞至數據中心進行存儲。CAN現場總線主要是用于連接不具有以太網接口的監控點，然后將其通過CAN現場總線間接的連接到就近的以太網接口上，實現數據的跨接口傳輸。RS485主要是用于各監控單元和井下供電設備之間的數據通信，各個井下監控單元內的數據信息通過RS485通信接口上傳到網絡系統內，同時接受控制中心傳輸的數據指令并發送到對應的供電設備內，實現遠程監測控制。

二、鋁電解供電監控系統的綜合自動化設計意義

鋁電解供電監控系統具有幾個非常明顯的特征，即結構模塊化、集體管理、功能綜合以及監視操作屏幕化等。但編制大型監控系統軟件時，不能一味地只采用計算機語言，而是需要結合現有微電子技術、工業以太網技術、計算機控制技術、現場總線技術，在保障系統質量的基礎上，有效節約時間與成本，提高系統本省的擴展性。其次，它還能夠自動收集以及控制數據能夠自動收集以及控制數據。因為電子自動化監控系統設置相對較高，并能自動收集以及控制數據能夠很好地對現場進行實時監控。因為鋁電解供電監控系統涉及到的組件是很多的，相應的信息數據數量也極多。一般情況下，可以將其儲存的數據分為身份認證相關數據、安全策略相關數據以及審計等。其中身份認證相關數據則涉及到了用戶與安全策略相關的信息等。而安全策略數據則涉及到了防病毒軟件檢查信息以及其系統補丁信息等。還有審計數據則包含了用戶身份證所明確的信息及其安全認證信息等內容。不過需要注意的是，無論是以上哪一種組件，都需要基于相關規定來進行設計，從而提高其監控效果。

三、鋁電解供電監控系統的綜合自動化設計與實現

（一）監控系統的硬件連接

鋁電解系統的控制主要是通過PLC和SEL模塊實現的，其基本方式是將交流電轉化為直流電，并在上位機上安裝DH+網卡1784-KTX，與PLC組成DE+網絡，以保障DE+網絡的運作正常，使其不被干擾[3]。

（二）供電監控系統報警電路

供電系統的報警電路主要是用于在系統發生故障時能夠及時發出相應的警報，該系統的報警電路主要是利用繼電器和驅動電路構成，當系統內的供電設備發生異常時能夠控制繼電器的引腳吸合，實現報警[5]。在報警電路中，將三極管設置為報警電路的開關板，利用STM32的一個引腳控制光電開關通過控制耦合器來實現對三極管工作狀態的控制，當三極管處于打開狀態時系統的繼電器吸合，當三極管處于關閉狀態時系統的繼電器斷開。繼電器的續流二級管主要用于給繼電器的放電提供回路，在低電壓狀態下，分別表示系統的限流電阻和基值電阻負載匹配電阻，其作用主要是確保使三極管處于工作飽和狀態。

（三）監控單元的杭干擾系統設計

由于供電系統需要長時間工作，且各種用電設備在頻繁的啟動、停止過程中會對電網產生較大的沖擊，導致設備運行時不穩定性提高，另外為了有效的防止各種數據信號傳輸過程中的相互干擾，需要對供電監控系統設置抗干擾功能。根據試驗驗證，在系統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現場總線的CANE具有高電平和高組態兩種工作狀態，而其CANL則具有低電平和高電阻的工作狀態，導致在實際工作中系統的高組態電平具有不確定性，因此為了確保系統抗干擾能力的有效性，在數據總線間接入大小為110Ω的電阻，用于降低系統回路中的阻抗，使系統具有穩定的電平值，減少信號在傳輸過程中的干擾，為了進一步增加系統的抗干擾能力，則需要在系統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性，確保對反射波的消除效果。

四、結束語

鋁電解生產在科學技術的發展下，已進入了全新發展階段，而且提高了其自動化的程度。鋁電解供電監控系統應用優勢非常多，所以，很有必要進一步加強對其的研究力度，運用專業性更強及技術更先進的鋁電解綜合自動化系統，但必須要遵循綜合自動化系統原則，以進一步促進我國鋁電解供電企業的長足發展。

參考文獻：

[1]姚延海.鋁電解整流機組綜合自動化及PI神經網絡控制器設計[D].中南大學，2004.

[2]張瑩.大功率電解電源及其監控系統研究與設計[D].中南大學，2008.

[3]黃成玉，張全柱.新型礦井供電自動化遠程監測監控系統的設計與實現[J].電氣應用，2012，9（4）：84-88.

[4]江志遠.多功能護理床視音頻監控系統設計與實現[D].南昌大學，2019.

[5]張涵.基于VME總線的雙冗余監控系統設計[D].哈爾濱工業大學，2019.