一种以PLC为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统的制作方法

本实用新型属于铝冶炼生产控制技术领域，涉及一种以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统。

背景技术：

目前，在现代铝冶炼行业中，均采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法。电解铝生产的核心设备是电解槽，因此，对电解槽的控制是电解铝生产控制的重要环节。当前国内采用的是单台槽控机控制单台电解槽，对电解槽的阳极升降、打壳、下料等操作进行控制；对阳极效应、槽电压值、阀门状态、生产统计等综合信息进行显示。当前国内采用的这种槽控机内部结构大同小异，均采用以逻辑电路模块为核心，配合多种功能模块组成电路，实现电解铝的生产控制及综合信息显示功能。目前这种方式存在如下弊端：1、槽控机一旦制作安装完成不可更改，可升级改造性差。2、内部电路复杂，耦合性强，不利于故障分析。3、电路结构封装不彻底，容易出故障，造成隐患。4、内部元件不是外界能够买到的通用元件，维修换件难度大。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统，是通过plc系统配合移动手持操作终端完成电解槽的生产操作，并可以实时显示电解槽的生产信息。

本实用新型的一种以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统，包括：若干个plc电解槽控机、plc控制系统主站、无线访问接入设备、漏波天线和移动手持操作终端；

每个plc电解槽控机对应连接多台电解槽，所述plc控制系统主站分别与plc电解槽控机和无线访问接入设备相连接；所述无线访问接入设备与漏波天线连接，所述漏波天线布置在电解车间内，漏波天线设有多个漏波接入点，每个漏波接入点对应一台电解槽；所述移动手持操作终端通过接入相应的漏波接入点，经由漏波天线依次连接无线访问接入设备和plc控制系统主站。

在本实用新型的以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统中，所述移动手持操作终端包括：无线通信模块、控制模块和显示模块；

所述无线通信模块通过接入相应的漏波接入点与漏波天线进行无线连接；

所述控制模块与无线通信模块连接，依次通过漏波天线、无线访问接入设备与plc控制系统主站进行通信；

所述显示模块与控制模块连接，显示移动手持操作终端接入的漏波接入点所对应的电解槽的生产信息。

在本实用新型的以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统中，每台plc电解槽控机对应连接3-7台电解槽。

在本实用新型的以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统中，所述铝电解槽控制系统还设有上位机，每个电解车间设置一套plc控制系统主站，plc控制系统主站与上位机相连接。

本实用新型的一种以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统，至少具有以下有益效果：

1、槽控机采用plc为控制核心，灵活性强，可以根据生产需要修改控制逻辑，将原有人工手动操作的部分工作变为自动逻辑控制。

2、采用plc为控制核心能够使槽控机更为可靠，满足电解车间内恶劣环境对控制设备的影响。用高度模块化的plc和集成操作终端取代了复杂的电路板，便于软硬件升级和改造。此外，当设备出现故障时，容易排查和更换。

3、每3～7台电解槽共用一套控制系统，减少槽控机数量，降低成本，减少维护工作量。

4、每位电解操作工配备一台移动手持操作终端，大大提高工作效率。移动手持操作终端可以追溯所有操作记录，便于查询和考核。

5、移动手持操作终端上可由用户自主选择需要显示的信息，更方便地满足生产需求。

6、plc控制核心配合移动手持操作终端，更利于数据的采集、通信、记录、存储。为大数据、智能制造生产提供了有力的保障。

附图说明

图1是一种以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统的框图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的一种以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统，包括：若干个plc电解槽控机1、plc控制系统主站2、无线访问接入设备6、漏波天线5和移动手持操作终端4。

每个plc电解槽控机1对应连接多台电解槽7，所述plc控制系统主站2分别与plc电解槽控机1和无线访问接入设备6相连接；所述无线访问接入设备6与漏波天线5连接，所述漏波天线5布置在电解车间内，漏波天线5设有多个漏波接入点，每个漏波接入点对应一台电解槽7；所述移动手持操作终端4通过接入相应的漏波接入点，经由漏波天线5依次连接无线访问接入设备6、plc控制系统主站2，进而访问plc控制系统主站2。

所述移动手持操作终端4包括无线通信模块、控制模块和显示模块。所述无线通信模块通过接入相应的漏波接入点与漏波天线进行无线连接。控制模块与无线通信模块连接，依次通过漏波天线、无线访问接入设备与plc控制系统主站2进行通信。显示模块与控制模块连接，用于显示移动手持操作终端4接入的漏波接入点所对应的电解槽7的生产信息。

每台plc电解槽控机1与3-7台电解槽7连接，监测生产状态并将生产信息发送给plc控制系统主站2进行存储；同时根据移动手持操作终端4的控制信号来控制相应的电解槽7进行生产操作。

所述铝电解槽控制系统还设有上位机3，plc控制系统主站2与上位机相连接。每个电解车间设置一套plc控制系统主站2，接收该电解车间内所有的plc电解槽控机1的信号，对工区内所有电解槽的监控信号进行汇总处理。电解槽所有的状态信号、电解操作工所有的操作记录最终都送往全厂控制中心的上位机3。

本实用新型的一种以plc为控制核心的移动操作式铝电解槽控制系统用于对电解槽7的生产进行监制。对电解槽的生产监控包括：阳极提升电机的控制；氧化铝及氟化盐下料、打壳气缸的控制和反馈信号监测；烟道电动蝶阀的控制和阀门状态显示；槽电压的信号监测；阳极高度限位开关的信号监测；效应检测及效应灯的状态控制等。

具体通过plc电解槽控机1配合移动手持操作终端4完成阳极升降、打壳、下料、效应报警、出铝操作手动自动切换等生产操作。此外，在移动手持操作终端4上还能够对实时槽电压、系列电流、时间信息、电阻摆动mv值、加料间隔设定值、效应电压值、效应间隔时间等生产信息进行显示。

本实用新型的plc电解槽控机1以plc为控制核心，内部核心控制部件为plc控制模块，具体包含电源模块、cpu模块、io模块和总线通信模块。电源模块为槽控机内的plc控制模块提供稳定的直流电源。cpu模块是电解槽控机的核心计算单元，对io模块采集上来的信号进行处理、计算、逻辑判断，从而实现自动控制或移动手持操作终端的人工手动控制。io模块负责与电解槽7上的设备进行信号交互，io模块主要包含四种模块：数字量输入(di)模块、数字量输出(do)模块、模拟量输入(ai)模块、模拟量输出(ao)模块。举例说明一下电解槽上各设备接入io模块方式如下：阳极提升电机的状态反馈触点接入di模块，阳极提升电机的控制触点接入do模块，阳极提升限位开关触点输出接入di模块；打壳下料电磁阀的状态反馈触点接入di模块，打壳下料电磁阀控制触点接入do模块，槽电压传感器输出信号接入ai模块，系列电流变送器输出信号接入ai模块，效应灯控制触点接入do模块，通风蝶阀开关状态输出触点接入di模块，通风蝶阀控制触点接入do模块，下料控制阀触点接入do模块。

每个io模块能够提供8～16个信号接入点，每个槽控机内能够将io模块扩展为6～10个，每个电解槽所使用的信号数量约为20～35。不同规格的电解槽上各设备数量存在差异，因此可以每3～7台电解槽共用一套控制系统，新型的plc电解槽控机1改变了以往单台槽控机控制单台电解槽的现状，减少槽控机数量，降低成本，减少维护工作量。总线通信模块负责将cpu模块中的数据与plc控制系统主站2进行通信，将电解槽7的生产运行状态信号、设备状态信号等上传至plc控制系统主站2进行存储；将上位机3的优化控制参数、移动手持操作终端4的控制信号下发至cpu模块中，进而由io模块实现阳极的上升下降控制、电磁阀开关、通风蝶阀开关等操作。

无线访问接入设备6安装在电解生产工区端头处，无线访问接入设备6一端与工区的plc控制系统主站2相连，系统的信息传递和信息转发都通过无线访问接入设备6实现；无线访问接入设备6另一端与漏波天线5相连，漏波天线在电解工区内敷设，覆盖工区内所有电解槽操作区域。无线访问接入设备6可以选择西门子scalancew788无线接入点，或其他支持漏波天线技术的工业无线收发设备，支持2.4g和5g两种频段。

本实用新型的电解槽旁不设置固定的操作面板，取而代之的是，在电解车间内布置漏波天线，向每个电解槽操作区域定向辐射无线信号。每位电解操作工都配备有一台移动手持操作终端4，该移动手持操作终端4采用ip65防护等级的抗磁工业操作面板，内部装有与plc控制系统兼容的现有的上位机组态软件，组态画面上提供电解槽工作状态，包括：系列电流、槽电压、阳极效应、槽温度、下料等信息；电解槽上设备运行状态的显示，包括：阳极提升电机工作状态、电磁阀开关状态、通风蝶阀开关状态等。操作工还可以在移动手持操作面板上的触摸屏，进行添加氟化盐、下料、阳极升降、蝶阀开关、打壳开关等控制。移动手持操作终端4内设有无线客户端模块iwlan/pblinkpnio，当电解操作工手持操作终端到某一电解槽附近作业时，移动手持操作终端4与漏波天线5配合，识别漏波接入点，实现相应电解槽的内定位功能，判别电解操作工的当前所在电解槽区域。从而实现无需人工操作，根据车间内部定位，自动获取当前所在区域电解槽的运行状态信息，激活当前所在区域电解槽的控制功能。

具体为，当电解操作工在某一电解槽进行作业时，移动手持操作终端4靠近漏波天线接入点，自动通过漏波天线与无线访问接入设备连接，继而实现与plc控制系统主站2相连。并能够根据接入的漏波接入点自动识别出电解操作工所在电解槽的槽号，将plc控制系统主站2中存储的对应电解槽的运行状态信号发送至移动手持操作终端4。移动手持操作终端4在不同操作区的连接、断开操作，无需人工参与，即可达到毫秒级响应速度。

本实用新型采用plc为电解槽的控制核心，通过无线通信的方式，自动与电解操作工的移动手持操作终端相连，自动识别电解槽槽号，实现移动式铝电解槽槽控操作。打破了传统槽控机的定制化硬件和信息孤岛模式，所有监控信号和操作记录无障碍上传至上位机。可通过大数据分析、专家控制、模型控制等技术，将优化生产建议直接下发至电解操作工的移动手持操作终端中，为生产操作提供有效的生产指导。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型的思想，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。