专利名称：电解铝单槽槽控箱的制作方法
技术领域：
本发明是一种自动控制装置，具体地说是用于侧插自焙铝电解槽的测控仪表装置。
铝厂电解制铝电耗之大是众所周知的事实，因此，降低电解制铝的电耗一直为制铝行业所关注。通常的手段是利用槽控机对工况实施控制，以达节电之目的。但是，现有槽控机在自治功能方面，其控制命令要上位机下达且无数据采集和数字化显示，安全性、可靠性等有待进一步加强才能满足生产使用的要求。另一种办法是利用单板机对数十个电解槽实行简单的顺序控制，实践证明亦不能有效地实现节能之目的，关机仃用者不在少数。也就是说降低电解法制铝的电耗仍是个亟待解决的问题。
针对上述问题本发明提供一种按“集散”系统设计模式而设计的电解铝单槽槽控箱，通过对电解槽的最佳控制使之始终处于最佳工作状态，以实现节电之目的。
本发明提供的电解铝单槽槽控箱是利用单片机对电解槽进行极距控制的单回路控制器，与上位机可以用准双工形式进行相互之间的串行通讯，其输入是槽电压(模拟量)和系列电流(脉冲量)，输出是自动或手动控制电解槽的阳极“升”或“降”。在数据采集方面采用积分式电压频率转换技术，不仅对模拟量的数据采集部分与本槽控箱的主机部分起到了很好的隔离作用，而且有效地消除了采样干扰。具有槽电压数字、单槽计量值压时数字和系列电流数字等显示装置。当无上位机与之相联时可单独进行自动或手动的极距控制。本发明为有效地防止外来电磁干扰和电噪声的泄露，以便适应于各种作业环境，用密封金属箱体制成外壳。为了维修，调试的方便本发明采用模块结构，由四部分组成其原理框图如
图1所示A是电源部分、B是控制部分、C是显示部分、D是输出部分。
电源部分是本发明的重要组成部分，在工作中必须具有很好的抗干扰能力，为此，在电源部分除采取电感电容滤波技术外还采取了超隔离措施，即在电源变压器的初级与次级间，在次级的各绕组间都加有屏蔽罩，从而提高了电源的抗干扰能力。鉴于本发明的能耗很小，所以仍采用传统的连续串级调整直流电源。电源部分的电路图如图2所示，图2中RS为熔丝，L1～L4和C1组成电源变压器初级的滤波电路，L5是电源变压器的初级线圈，L6为通讯绕组、L7为数字绕组、L8为模拟绕组、L9为驱动绕组、D为整流桥、78XX为直流稳压集成块，R2和电容C2～C5为稳压部分的滤波电路。
控制部分B是由前置板(BA)、主板(BB)、控制板(BC)和一个多路总线(BD)以STD形式组装在一起，其原理框图如图3所示。
前置板(BA)即输入接口，其主要作用是将来自各方面带有不同电位的信息变换成以主板(BB)电源地为基准的信号送入主板(BB)，超隔离和抗干扰作用。槽电压在前置板(BA)经V/F变换器作模拟量到数字量变换的同时还形成了上限、下限和卡限的控制保护信号，前置板(BA)的实施例电路图如图4所示，图中RS为熔丝，VFC为电压-频率转换器，T1为隔离模拟与数字部分的光电偶合器，LM339为比较器集成块，它与R4～R12构成上限比较电路，
为整形用的逻辑与门，D1、D2为LM339器件的正反过压保护二极管。下限、上卡限及下卡限的检测电路原理与图4中所示的上限检测电路相同。R20为限流电阻，T3为隔离系列电流与数字部分的光电偶合器件。
主板(BB)主要对采集的信息加工处理，并按一定的数学模型进行计算，根据计算结果输出各种控制信息驱动执行机构，同时将电解槽的状态和数据送往显示部分加以显示。主板(BB)的中央处理机采用单片机，例如可用8039单片机。主板(BB)的结构和实施例框图如图5所示，图中IC1为8251可编程串行通讯控制器，IC4为8259可编程中断控制器，IC2～IC3为8253可编程定时计数器，IC5为8039单片机，IC7、IC8为8243扩展接口，IC6为2732程序存储器。
控制板(BC)用于切换手动操作与自动操作的控制信道，并对输出的控制信号进行隔离，功放及时序保护。其结构和实施例框图如图6所示，图6中Ⅰ为手动控制信号与自动控制信号的切换部分，Ⅱ为控制信号的时序保护部分，Ⅲ为信号隔离部分，Ⅳ为信号放大部分、Ⅴ为限位保护信号隔离与放大部分。
显示部分C是由数码管作数字显示，根据情况可以选用多个共阴极多段数码管。
输出部分D主要是接收来自控制板(BC)和前置板(BA)的信号和命令，如“起动”、“升”、“降”、“高限”、“低限”、“卡限”并将这些信号进行逻辑组合，决定是否驱动强电执行机构，使主回路接通负载。主控回路为三相电源、负载为电机。其实施例如图7所示，图7中(1)为“正转”接触器线圈、(2)为“反转”接触器线圈、(3)为起动接触器线圈，JZ、JF、JQ分别为“正转”、“反转”、“起动”继电器的触点，JG、JD、JK分别为“高限”、“低限”、“卡限”保护继电器的触点。
本发明提供的电解铝单槽槽控箱具有下述优点1、采用金属密封箱体和屏蔽电缆能有效地防止外来的电磁干扰和本身电噪声的泄露，可在高粉尘和复杂恶劣的作业环境中正常运转。
2、由于每个电解槽都配置本发明进行单槽控制，即使有个别电解槽故障也不致影响全线的正常运行。
3、本发明的设计兼顾了容差、容错及电磁兼容，从而提高了可靠性，模块式结构为调试和维修提供了方便。
4、保护线路的“高限”、“低限”、“卡限”的信号取决于槽电压输入的原始部分，与计算机无任何联系，即使本发明的计算机出现故障，电解槽在本发明保护电路的保护下，可避免恶性事故的发生。
5、本发明稍加更改也可作为独立的仪表装置单独使用。
权利要求
1.一种由微机控制的电解铝单槽槽控箱是由电源部分、控制部分、显示部分和输出部分组成，其特征在于a、控制部分的微机选用单片机作为控制中心，对每个电解槽进行单回路控制；b、控制部分的输入的数据采集是采用积分式电压频率转换技术。
2.根据权利要求1所述的电解铝单槽槽控箱，其特征在于电源部分采用电感电容滤波、在电源变压器的初级与次级间、次级的各绕组间都加有屏蔽罩进行超隔离处理。
3.根据权利要求1所述的电解铝单槽槽控箱，其特征在于控制微机选用的单片机可以是8039单片机。
4.根据权利要求1所述的电解铝单槽槽控箱，其特征在于显示部分可以选用数码管。
全文摘要
本发明是用于侧插自焙铝电解槽极距控制的自动或手动控制装置，由电源、控制、显示和输出器四部分组成，控制部分的中央处理机采用单片机。本发明配置于每个电解槽上实行单槽控制，使之处于最佳工作状态，以实现节能之目的，一般情况单槽吨铝可节电251度左右，节能效果可谓明显。本发明具有多种保护功能，抗干扰能力强，工作环境要求低，使用比较灵活。稍事更改即可作为独立装置单独使用。
文档编号H05B7/148GK1052153SQ8910735
公开日1991年6月12日 申请日期1989年12月1日 优先权日1989年12月1日
发明者畅志杰, 岳镜增, 金东熙, 于超, 梁桂琴, 朱笑波, 刘雪芬 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所