一种智能槽控机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种自动控制领域，具体为一种智能槽控机。
【背景技术】
[0002]槽控机是铝电解槽自控系统的主体部分。由于铝电解是连续进行的，铝电解的车间环境现场的条件相对恶劣得多，因此，铝电解控制系统必定是具备实时控制功能的高可靠性系统，并且作为控制系统的核心部件——槽控机，理所当然地应能适应特殊应用场合的环境要求。
[0003]另外，槽控机控制软件必须满足电解槽控制的要求，其主要功能是实时采集槽电压和系列电流等现场信号及各种手动操作命令，包括槽温、打壳反馈、下料反馈；根据电解槽的实际生产状况，控制电解槽的阳极移动和氧化铝和氟化盐的下料；实现自动调节和控制电解槽的能量平衡与物料平衡；并配合上位机实现智能控制系统的关键参数修改，使电解生产保持在高效平稳的状态。所以槽控机硬件与软件要统一考虑，硬件在满足使用方便、可靠地基础上，尽可能地实现软件模块的多种需求。
[0004]然而，现有的铝电解槽自焙槽生产系列上使用的自控系统普遍为“大板结构”槽控机，是将控制系统的主体控制电路集成在一块“大板”上，并与其它的面板电路、输出电路等电路板连接在一起，构成控制系统的硬件电路，并将软件功能固化在硬件系统的ROM上的铝电解槽自控系统。因其非标的硬件结构和较弱的软件二次开发功能，已不能满足现代铝电解工艺对自控技术要求精细化控制的需求。另外，“大板结构”槽控机系统，软件普遍采用C、VC、或汇编语言软件编程，在PC上运行实时控制算法，编程工作量大、可靠性低、风险大。使用企业如需二次开发，一是需生产厂家开放原有的编程源代码，二是软件编程需具有相对应软件的编程人员才可能修改，同时还需同步开发上位机对应的通讯应用程序，软件二次开发的难度较大。
[0005]同时硬件上由于未按工业用标准PLC系统生产，致使硬件接口、通讯等差异较大，与其它系统对接的技术要求较高，且硬件故障率相对较高。如中国专利202369664U公开的“一种分布式铝电解槽控制机”；中国专利2787682公开了 “铝电解槽控机的逻辑控制电路板结构”都存在以上问题。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型针对现有技术存在的技术问题:提出一种可靠性、可扩展性和兼容性都很好的一种智能槽控机。
[0007]本实用新型所采用的技术方案为:一种智能槽控机，包括CPU芯片、显示触摸屏、电源电路、复位电路、两个PLD接口芯片、AD采集电路、DA输出电路、开关量输入输出接口电路、输入输出保护电路、输入输出隔离电路，所述显示触摸屏、电源电路、复位电路、两个PLD接口芯片均与CPU芯片连接，所述AD采集电路、DA输出电路、开关量输入输出接口电路均与PLD接口芯片连接，且AD采集电路、DA输出电路均串接有输入输出保护电路，所述开关量输入输出接口电路，输入输出保护电路均与输入输出隔离电路连接。
[0008]根据上述方案可以看出本实用具有如下优点:本实用新型通过在原有“大板结构”槽控机基础上将硬件和软件按PLC架构进行制造和配置，硬件上安全按照工业用PLC (可编程控制器)的标准制造，软件上将PLC的编程环境嵌入到槽控机的系统之中，并将电解槽控制的专用模块作为子程序固化写入，而开发的全新铝电解槽用控制系统。由于采用PLC标准制作，硬件的电气性能、通讯接口、以及软件编程等全部标准化，完全为PLC体系，硬件上可按标准PLC与系统相连接，软件上可连接标准的“组态软件”，如AB、西门子、组态王、以及触摸屏等。本系统编程可使用标准的梯形图、功能块、及语句的编程方式。硬件上大大提高了集成度，软件上编程简单方便、运算功能更强大，软件编程无需了解已有的编程模块细节，只是在现有的基础上增加新的软件功能即可。与“大板结构”槽控机相比，在提高硬件和软件质量方面作了更精心的设计。硬件为标准化的工业可编程控制器，与第三方系统接口容易，二次开发相对方便，硬件在针对电解槽控制需求作了专门设计，不但满足电解车间特有的强磁场，粉尘大的使用需求，输入输出也作了特别的处理，抗干扰能力强，可靠性高；软件则嵌入了 PLC的编程方式，更嵌入了专用的控制模块和先进控制算法，自动化程度更高，控制系统二次开发更方便、实用，既满足了电解槽控制系统作为独立系统控制的功能要求，有解决了作为分散集控系统使用“管控一体化”需求，硬件质量为电解槽控制体系提供了保证。
[0009]具有以下主要技术特点和有益效果:
[0010](I)标准PLC体系:采用标准PLC软件和硬件体系，支持标准的RS232、RS485和CANBUS通讯，支持O — 10VDC和4 一 20mADC标准信号接入，支持标准的梯形图和组态化编程方式；编程效率提高30%以上。
[0011](2)可靠性高:嵌入式PLC软件平台成熟、稳定、可靠。硬件为标准PLC结构，满足CE标准，防干扰能力强、可靠性高、故障率低，为免维护设计；平均故障停机检修率低于0.02次/台.年，仅为“大板式”槽控机平均故障率的1%左右。
[0012](3)在线编程:嵌入式PLC采用梯形图、功能块和语言编程，能在线编程和下载程序，可方便响应用户提出工艺改进、生产试验的特殊要求，实现个性化控制。
[0013](3)真正分布式控制:能通过触摸屏现场修改控制参数(需有相应权限);能显示实时数据、状态信息、故障信息等并能现场查询电压、电流等相关数据的实时和历史曲线；脱离上位机时仍能选择和切换控制策略与参数，并可安全独立运行，实现真正的分布式控制。
[0014](4)人性化设计:采用图形化的显示方式，直观明了。人机界面显示更加智能化，操作人员不需死记硬背复杂的组合按键含义和故障码信息即可操作；显示内容可自动跟随槽况，不需人工干预可直接显示当前槽况的相关参数。可自动显示效应时、和特殊工艺操作时的系统主要参数和状态。
[0015](5)完善的保护功能:软件保护、硬件逻辑保护和硬件动力回路保护组成三级保护体系，有限时、限幅、限位和防硬件故障等多种保护方式。操作界面进行防误操作设计，安全性提闻;
[0016](6)开放式系统:方便接入第三方槽控辅助系统，如阳极导杆电流分布传感器、槽壳温度测量传感器、炉底压降测量传感器、母线接地报警系统、天车出铝系统等用于辅助槽况测量、分析系统。方便与管控一体化系统实现互联。
[0017]PLC以其高可靠性，在解决好了逻辑控制的同时，加强过程控制的功能，并增加了大量的先进控制模块，其应用范围向上挤占DCS的市场，向下覆盖了部分嵌入式单片机应用市场。PLC的现场总线功能、支持人机界面及易学易用的梯形图语言，让工厂电工都易于接受。但由于通用PLC中没有任何可使用的“槽控模块”，槽控软件系统必须全新开发，由于槽控机是一个与工艺结合非常强的控制系统，通用PLC同样难以胜任。
[0018]作为优选，CPU为嵌入式CPU。
[0019]作为优选，所述智能槽控机还包括以太网接口、CAN BUS接口、RS485和RS232接口，所述以太网接口、CAN BUS接口、RS485和RS232接口与系统接口芯片连接，均可PLC编程控制。
[0020]作为优选，使用了触摸屏代替了传统的参数显示和显示切换、以及增加的控制操作。
[0021]作为优选，使用了